一种基于振荡分群辨识方法的低频振荡调度控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力系统低频振荡分析及控制领域，具体涉及一种基于振荡分群辨识 方法的电力系统低频振荡调度控制方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，电力系统中时有发生低频振荡事件，根据振荡机理的不同，低频振荡可分 为负阻尼振荡、强迫型振荡和模态谐振型振荡等。其中，负阻尼振荡是最常见的一类低频振 荡。低频振荡有可能引发电力系统线路保护跳闸，使系统与系统或系统与机组之间失步解 列，造成大面积停电，对电网的安全稳定运行构成严重威胁。
[0003] 目前，电网调度中心利用基于同步向量测量单元（Phasor Measurement Unit, PMU)的广域测量系统（Wide Area Measurement System, WAMS)实时米集电网不同地 点的运行状态信息并上传调度中心，为低频振荡的监测与控制提供数据基础。迄今为止，已 有多种低频振荡辨识方法，可以在线辨识出低频振荡的各种参数。然而，对于电网调度人员 而言，最重要的问题是如何尽快控制并平息低频振荡而不仅仅是了解振荡的参数。目前，对 低频振荡的基本控制方法主要是实施直接控制：调度人员先锁定振荡源机组，而后通过降 出力或解列振荡源机组以及提高振荡源附近厂站电压等措施控制平抑振荡。但通常情况 下，调度运行人员很难判断造成低频振荡的直接原因，也就是说很难快速锁定振荡源机组。 因此，如何快速、准确地判断出造成低频振荡现象的振荡源机组，是电网调度人员能否有效 控制低频振荡现象的关键问题。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题，就是提供一种基于振荡分群辨识方法的电力系统低 频振荡调度控制方法，其能快速、准确地判断出造成低频振荡现象的振荡源机组，使电网调 度人员有效控制低频振荡现象。
[0005] 解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
[0006] -种基于振荡分群辨识方法的电力系统低频振荡调度控制方法，其特征是包括以 下步骤：
[0007] SI)利用PMU有功功率数据检测出发生振荡的机组，包含以下子步骤：
[0008] S1-1)对PMU有功功率数据进行归零化处理
[0009] 对于采样点数为N的PMU有功功率数据X = [X。，…，xN Jτ，将每个采样点的值减 去这N个采样点的均值，重新得到一个新序列y = [y。，…，yN JT，如下式所示：
[0011] S1-2)求取新序列y的峰值，记录其序列号以及每个峰值的序列值
[0012] 新序列峰值的序列号记为A= [&1，…，aJT，（m<N)，其对应的序列值记为B = Ib1, bm]T；
[0013] S1-3)求取新序列y对应的频率
[0015] 式中，ts为采样时间；
[0016] S1-4)求取新序列y对应的幅值
[0018] S1-5)通过PMU有功功率数据幅值和频率判断对应的机组是否发生低频振荡
[0019] 预先设定幅值和频率的阈值，一旦检测到幅值超过阈值并且频率在0. 1~2. 5Hz 范围内的机组，即认定该机组发生低频振荡；
[0020] S2)对发生低频振荡的机组进行分群
[0021] 发电机的二阶经典模型如下：
[0023] 其中，δ为转子角；ω i为转子角速度；Pm为电磁功率；Pni为机械功率W1为惯性 时间常数;m为发生振荡的发电机台数；
[0024] 将发电机模型转换到惯性中心坐标（COI)下，定义COI下的等值转子角、转子角速 度以及加速功率如下：
[0026] 其中，
；S rai、ω〇]Ι和Prai分别指COI下的等值转子角、转子角速度以 及加速功率；
[0027] 则惯性中心运动方程为：
[0029] 在COI坐标系下各发电机的转子角和角速度为：
[0030]
[0031] 各发电机在COI坐标系下的运动方程为：
[0033] 易知，COI坐标系下发生振荡的发电机组满足：
[0035] 将发生振荡的发电机分为A、B两群，A群中发电机号的集合存储在ΦΑ，B群中发 电机号的集合存储在ΦΒ;
[0036] 定义
[0038] 则两个发电机群满足以下关系：
[
[0040] 当系统发生低频振荡时，系统能量是守恒的；故将发生振荡的发电机分为两类： 一类是振荡的主动因素，引起振荡并产生振荡能量；另一类是振荡的被动因素，被主动因素 带动振荡并消耗振荡能量，维持系统能量守恒；
[0041] 将前一类机组记入A群即为主动群，后一类记入B群即为被动群；两群的运动轨迹 具有反向对称性；调度人员通过振荡机组分群结果判断振荡原因并进行振荡源定位；
[0042] 对振荡机组进行分群的辨识方法如下：
[0043] 选取任一发生振荡的发电机PMU转子角速度数据作为参考信号，记为砍计算 参考信号和其它各振荡发电机PMU转子角速度数据供(》)之间的相关系数，如下所示：
[0045] 由许瓦兹（Schwartz)不等式可知：
[0046] P I ^ 1 ；
[0047] 相关系数反映两个信号之间的相似程度；当P = 1时，仍(4和供("）完全相关即 二者相等；当p = 〇时，铒(》)和鈐(》)完全无关；当p = -1时，只("> 和於(?)变化趋势完 全相反；
[0048] 找出参与振荡的机组后，求取各个机组在惯性中心坐标下的等值转子角，通过计 算各机组等值转子角之间的相关系数判断其相似程度，当P大于设定的阈值时即判定两 台机组属于同组机群；
[0049] 按上述步骤将发生振荡的发电机分为两群，振荡源机组作为振荡的主动因素，必 然会被单独分离出来，因此两个群中，仅包含一台发电机的群为主动群，另一个为被动群；
[0050] S3)锁定振荡源并采取措施控制振荡
[0051] 低频振荡的振荡源能够通过分群结果判断得出，按上述步骤确定振荡机组的主动 群；该群中的那台发电机便是振荡源，调度人员应降低振荡源机组出力，并提高振荡源附近 厂站电压，若振荡还未平息，则切除振荡源机组。
[0052] 本发明提出的基于振荡分群辨识方法的低频振荡调度控制方法，在电网低频振荡 预警后，首先通过对系统各发电机的PMU实测有功功率数据进行检测，辨别发生振荡的机 组；然后根据各机组间角速度的相关系数将振荡机组分为两群，主动群所含机组为振荡的 主动因素为振荡提供能量，被动群所含机组为振荡的被动因素消耗振荡能量维持系统能量 守恒，振荡源作为振荡的主动因素会被分离出来存入主动群中；最后根据分群结果锁定振 荡源机组并采取相应措施控制平抑振荡。
[0053] 有益效果：本方法克服了调度人员判断振荡原因、锁定振荡源的困难，有助于调度 人员快速控制并平息低频振荡。
【附图说明】
[0054] 图1为本发明的基于振荡分群辨识方法的低频振荡调度控制方法具体实施方案 的流程图；
[0055] 图2a为Ml机组的实测PMU转子角速度数据图；
[0056] 图2b为Cl机组的实测PMU转子角速度数据图；
[0057] 图2c为C2机组的实测PMU转子角速度数据图；
[0058] 图2d为K4机组的实测PMU转子角速度数据图；
[0059] 图3为广东电网7. 9事件中COI坐标下振荡机组分群结果示意图；
[0060] 图4a为调度控制过程中，Ml机组的实测PMU有功功率数据图；
[0061] 图4b为调度控制过程中，K4机组的实测PMU有功功率数据图；
[0062] 图5a为Η3机组的实测PMU转子角速度数据图；
[0063] 图5b为H4机组的实测PMU转子角速度数据图；
[0064] 图5c为H5机组的实测PMU转子角速度数据图；
[0065] 图5d为H6机组的实测PMU转子角速度数据图；
[0066] 图6为广东电网4. 30事件中COI坐标下振荡机组分群结果示意图；
[0067] 图7a为调度控制过程中，H3机组的实测PMU有功功率数据图；
[0068] 图7b为调度控制过程中，H6机组的实测PMU有功功率数据图。 具体实施例
[0069] 本发明的电网低频振荡可视化监测方法应用在广东电网公司，具体实施方案流程 如图1所示。
[0070] 结合广东电网公司发生的低频振荡事件实测数据进行实施案例分析，具体实施步 骤如下：
[0071] 1)接收到低频振荡预警信号后，分析发电机的PMU有功功率和转子角速度实时数 据，利用PMU有功功率数据检测出发生振荡的机组。
[0072] 1-1)对PMU有功功率数据进行归零化处理
[0073] 对于采样点数为N的PMU有功功率数据X = [X。，…，xN JT，归零化处理即将每个 采样点的值减去这N个采样点的均值，重新得到一个新的序列y = [y。，…，yN 如下