一种基于s变换的电网低频振荡的可视化监测方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种电网低频振荡可视化实时监测方法，尤其是设及一种基于S变换 的电网低频振荡可视化实时监测方法。
【背景技术】
[0002] 随着电力系统的不断扩大W及大型电力系统互联的增多，电力系统的结构和特性 越来越复杂，低频振荡问题日益突显。电力系统低频振荡影响着系统的安全稳定运行。电 网低频振荡的实时监测能够为合理安排电网运行方式提供依据，是避免低频振荡发生、提 高电网安全稳定性的重要前提。
[000引近年来，基于全球定位系统的同步向量测量单元（Phasor Measurement Unit, PMU)得到大范围推广及应用，形成广域测量系统（Wide Area Measurement System, WAM巧。WAMS利用PMU实时同步采集电网不同地点的运行状态信息并上传调度中 屯、，为电网低频振荡的实时监测提供了有利条件。
[0004] 目前电网调度人员进行低频振荡在线监测的方式是，利用PMU采集的数据直接绘 制低频振荡波形图，人为地观测波形图所包含的振荡特征信息。该种人工实时监测低频振 荡的方法主要存在两点问题：一是无法判断振荡模式的个数，而低频振荡可能只包含一个 振荡模式，也可能是多个振荡模式共同作用的结果；二是很难确定振荡模式对应的主导频 率。往往有经验的调度人员也很难直接利用振荡波形快速分析出振荡模式及其对应频率。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题，就是提供一种基于S变换的电网低频振荡可视化监 测方法，可绘制出振荡信号的二维时频图供调度人员参考，该图动态直观地显示振荡信号 频率和幅值的实时信息，有利于调度人员简单、准确、快速地进行低频振荡的实时监测；此 夕F，本发明的方法还有助于减少计算时间。
[0006] 解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：
[0007] 一种基于S变换的电网低频振荡可视化监测方法，其特征是包括W下步骤：
[000引 S1)实时采集PMU有功功率数据；
[0009] S2)利用S变换处理PMU实时采集的有功功率数据
[0010] 信号x(t)的S变换定义如下；
[0011]
【主权项】
1. 一种基于S变换的电网低频振荡可视化监测方法，其特征是包括以下步骤： 51) 实时采集PMU有功功率数据； 52) 利用S变换处理PMU实时采集的有功功率数据 信号x(t)的S变换定义如下：
式中，t为时间，f为频率，τ为高斯窗的中心，i为虚数单位； 对于长度为N的PMU数据，S变换的结果为一个N阶复方阵，记为S矩阵，S = (sJNXN; 矩阵每一行的行数对应一个频率采样点n，各行向量包含对应频率下的振荡信息； 53) 分离出F矩阵的模矩阵，记为A= (ajk)MXN，满足： ajk= IrJkI ; 54) 利用A矩阵数据绘制二维时频图，并每隔At = 20ms时间向前推移一次数据窗更 新图像。
2. 根据权利要求1所述的基于S变换的电网低频振荡可视化监测方法，其特征是：所 述的步骤S2中，S矩阵只计算频率范围0. 2~2. 5Hz的低频振荡范围的采样点对应的S矩 阵行向量，记为F矩阵，具体包括以下子步骤： S2-1)确定低频振荡范围内的频率采样点 S矩阵的频率采样点η与频率值f的对应关系如下：
式中，T为采样时间间隔；N为采样点数； 将f = 0. 2Hz代入上式计算出η的大小，所得结果用去尾法取整记为％; 将f = 2. 5Hz代入上式，计算结果用进一法取整记为nmax; 因此，低频振荡范围内频率采样点满足n e (η(ι，η_)，频率采样点个数M = nmax-n(l+l ; S2-2)快速傅里叶变换，计算PMU实时采集的有功功率数据X = [X(l，. . .，xN_JT的离散 傅里叶频谱X = [Xtl，…，XN_JT:
S2-3)对X进行移位和加窗处理 移位步长为n，初值取％，移位后的离散傅里叶频谱向量为： Y [Xn， ，Xn-1，X〇，· · ·，Xn-1]; 窗函数对应的向量G = Iigtl,. . .，gN_JT各元素计算如下：
得到向量B : B = YtXG ； S2-4)计算向量B= 的傅里叶反变换，得到F矩阵的第η-rid+l行数据，矩 阵F= (rjk)MXN中该行元素满足：
S2-5)取η = n+1，重复步骤S2-3)~S2-4)计算下一行数据，直至计算出F矩阵各行 数据。
3.根据权利要求1或2所述的基于S变换的电网低频振荡可视化监测方法，其特征是： 所述的步骤S2-2)和S2-4)所述的快速傅里叶变换及其反变换的计算和步骤S4)中的图形 显不米用GPU进行。
【专利摘要】一种基于S变换的电网低频振荡可视化监测方法，其特征是包括以下步骤：S1)实时采集PMU有功功率数据；S2)利用S变换处理PMU实时采集的有功功率数据：S3)分离出F矩阵的模矩阵，记为A＝(ajk)M×N，满足：ajk＝|rjk|；S4)利用A矩阵数据绘制二维时频图，并每隔Δt＝20ms时间向前推移一次数据窗更新图像。本发明可绘制出振荡信号的二维时频图供调度人员参考，该图动态直观地显示振荡信号频率和幅值的实时信息，有利于调度人员简单、准确、快速地进行低频振荡的实时监测；此外，本发明的方法还有助于减少计算时间。
【IPC分类】G01R31-00
【公开号】CN104749460
【申请号】CN201510096859
【发明人】李世明, 温柏坚, 郭文鑫, 向德军, 余志文, 王彬, 林玥廷, 池丽娟
【申请人】广东电网有限责任公司电力调度控制中心
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年3月4日