一种控制系统振荡检测的方法与流程

本发明涉及自动控制技术领域，具体地，涉及一种控制系统振荡检测的方法。

背景技术：

自动调节系统，即目前使用最多的是经典的pid调节系统，在投运初期能够稳定可靠的工作，可是由于被控对象特性的变化，系统或设备的维护欠缺，偶然的大幅度外部扰动因素等原因，很可能会造成控制系统工作不正常，系统稳定裕度降低，甚至出现工艺过程参数出现振荡。这些控制系统的不正常状态可能使工艺参数不满足工艺的需求，造成产品的品质下降；也可能损坏控制设备自身。不利于系统的安全稳定运行。

传统的解决方法是当设定值和现场的pv值偏差超过一定限值后切为手动。这种切手动方式由于判断方式单一，同时又要考虑一些特殊情况下设定值和pv值的本身偏差就比较大，此时不应该切手动，因此通常设定值和现场实际值的偏差的门限值比较大，这样在控制回路发生振荡，特别是在纯迟延较大的被控对象，往往呈现出低频等幅振荡，但是偏差未达到门限值时，系统不会切手动以致振荡会长时间持续。

技术实现要素：

本发明的目的就在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种控制系统振荡检测的方法，该方法在针对电力系统在纯迟延较大的被控对象，往往呈现出低频等幅振荡，但是偏差未达到门限值时，系统不会切手动以致振荡会长时间持续的情况；采用抽取设定值和现场值的偏差进行采样，对采样信号按照频率进行分组，分别计算不同频率带在一段时间的能量均方和，以及相邻频带的能量之比，分别根据相邻频带能量比的阈值判断系统是否振荡，有效的克服设定值和现场实际值的偏差达不到门限值的问题。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：

一种控制系统振荡检测的方法，包括以下步骤：

s1、在控制系统中的可能会发生振荡的关键站点设置振荡检测装置；

s2、在与所述的关键站点相连的线路上设置电压电流检测装置，以及与所述电压电流检测装置和所述振荡检测装置相连的无线信号传输装置；

s3、用所述振荡检测装置对该关键站点进行振荡检测，用所述电压电流检测装置对与所述的关键站点相连的线路的三相电流和三相电压进行实时采集，并将检测到的实时振荡数据、三相电流数据和三相电压数据记录下来；

s4、无线信号传输装置将实时振荡数据三相电流数据和三相电压数据发送至系统检测中心；

其中，所述振荡检测装置进行振荡检测的步骤包括：

s101、抽取控制系统中的设定值和现场实际值的偏差进行采样；

s102、将采样信号按照频率的高低进行分组处理；

s103、分别计算不同频率带在一段时间的能量均方和，以及相邻频率带的能量均方和之比；

s104、分别根据相邻频率带能量均方和之比的阈值来判断系统是否振荡。

进一步的，所述震荡检测装置包括多频振荡监控装置、低频等幅振荡监控装置、自激耦合振荡监控装置或pmu相量测量单元中的一种多种。

进一步的，所述振荡检测装置和所述电压电流检测装置为同时启动，且启动时记录启动时间t1，振荡时间用t2表示，则启动时间t1和震荡时间t2也通过所述无线信号传输装置发送至系统检测中心。

进一步的，在步骤s102中，分组采用的具体步骤为：先把采样信号按照频率的高低进行分组，再把采样信号分别进行高通、低通和带通的方式进行滤波。

进一步的，所述无线信号传输装置发送给系统检测中心的数据包括带时标的电气量瞬时值和有效值，数个特征频率的电气量分量幅值和相位，启动时间t1和震荡时间t2，以及控制系统的实时振荡数据。

综上，本发明的有益效果是：

本发明采用抽取设定值和现场值的偏差进行采样，对采样信号按照频率进行分组，分别计算不同频率带在一段时间的能量均方和，以及相邻频带的能量之比，分别根据相邻频带能量比的阈值判断系统是否振荡，有效的克服设定值和现场实际值的偏差达不到门限值的问题。

附图说明

图1是本发明的实施例1中滤波器逻辑控制示意图。

图2是本发明的步骤s103的逻辑运算示意图。

图3是本发明实施例2中原始信号和频率分组信号的示意图。

图4是本发明在检测到振荡后对控制系统的简单处理示意图。

具体实施方式

为了解决现有技术中针对电力系统在纯迟延较大的被控对象，往往呈现出低频等幅振荡，但是偏差未达到门限值时，系统不会切手动以致振荡会长时间持续的情况，本发明采用抽取设定值和现场值的偏差进行采样，对采样信号按照频率进行分组，分别计算不同频率带在一段时间的能量均方和，以及相邻频带的能量之比，分别根据相邻频带能量比的阈值判断系统是否振荡，有效的克服设定值和现场实际值的偏差达不到门限值的问题。下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地的详细说明，但本发明的实施方式不限于此，图中的只是本发明应用的一个示例，对本发明的原理没有本质性的约束。

实施例1：

如图1和图2，一种控制系统振荡检测的方法；

一种控制系统振荡检测的方法，包括以下步骤：

s1、在控制系统中的可能会发生振荡的关键站点设置振荡检测装置；

s2、在与所述的关键站点相连的线路上设置电压电流检测装置，以及与所述电压电流检测装置和所述振荡检测装置相连的无线信号传输装置；

s3、用所述振荡检测装置对该关键站点进行振荡检测，用所述电压电流检测装置对与所述的关键站点相连的线路的三相电流和三相电压进行实时采集，并将检测到的实时振荡数据、三相电流数据和三相电压数据记录下来；

s4、无线信号传输装置将实时振荡数据三相电流数据和三相电压数据发送至系统检测中心；

其中，所述振荡检测装置进行振荡检测的步骤包括：

s101、抽取控制系统中的设定值和现场实际值的偏差进行采样；

s102、将采样信号按照频率的高低进行分组处理；

s103、分别计算不同频率带在一段时间的能量均方和，以及相邻频率带的能量均方和之比；

s104、分别根据相邻频率带能量均方和之比的阈值来判断系统是否振荡。

进一步的，所述震荡检测装置包括多频振荡监控装置、低频等幅振荡监控装置、自激耦合振荡监控装置或pmu相量测量单元中的一种多种。

进一步的，所述振荡检测装置和所述电压电流检测装置为同时启动，且启动时记录启动时间t1，振荡时间用t2表示，则启动时间t1和震荡时间t2也通过所述无线信号传输装置发送至系统检测中心。

进一步的，在步骤s102中，分组采用的具体步骤为：先把采样信号按照频率的高低进行分组，再把采样信号分别进行高通、低通和带通的方式进行滤波；滤波算法请参考成熟的滤波方式，例如切比雪夫滤波器、巴特沃斯滤波器等。滤波器的阶数越高，滤波效果越好，但相应的计算量也越大；关于低通滤波器和高通滤波器的相关配置，需要根据被控对象的响应速度进行分析确定。

进一步的，所述无线信号传输装置发送给系统检测中心的数据包括带时标的电气量瞬时值和有效值，数个特征频率的电气量分量幅值和相位，启动时间t1和震荡时间t2，以及控制系统的实时振荡数据。

实施例2：

在上述实施例1的基础上，如图3和图4所示，

一种控制系统振荡检测的方法，包括以下步骤：

s1、在控制系统中的可能会发生振荡的关键站点设置振荡检测装置；

s2、在与所述的关键站点相连的线路上设置电压电流检测装置，以及与所述电压电流检测装置和所述振荡检测装置相连的无线信号传输装置；

s3、用所述振荡检测装置对该关键站点进行振荡检测，用所述电压电流检测装置对与所述的关键站点相连的线路的三相电流和三相电压进行实时采集，并将检测到的实时振荡数据、三相电流数据和三相电压数据记录下来；

s4、无线信号传输装置将实时振荡数据三相电流数据和三相电压数据发送至系统检测中心；

其中，所述振荡检测装置进行振荡检测的步骤包括：第一步，采集原始信号如图1第一组信号所示，这个信号本身即是设定值与实际值的偏差；

第二步把这个信号按照频率分为5组，设采样的频率的一半为fa，则划分五组的频率范围分别为[0，fa/16]，[fa/16，2*fa/16]，[2*fa/16，4*fa/16]，[4*fa/16，8*fa/16]，[8*fa/16，inf]，第一个滤波器是是低通滤波器，截止频率为fa/16，最后一个是高通滤波器，截止频率为8*fa/16，其余均为带通滤波器；例如采用巴特沃斯滤波器，那么其低通滤波器的归一化传递函数为：

其中ωc为截止频率fa/16，sk为滤波器设计的相关参数。其余的带通滤波器和高通滤波器类似；

按照频率分组的数据如图1中各个频带的数据所示；

第三步，分别计算各个频带的能量(均方和)，以及相邻频带的能量之比；

第四步，根据阈值分别判断系统是否振荡。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。