专利名称：基于量测信息的电力系统低频振荡分析方法
技术领域：
本发明涉及电力低频振荡分析技术领域，是一种基于量测信息的电力系统低频振荡分析方法。
背景技术：
大电网互联输电带来巨大的经济和技术方面益处的同时，也使低频振荡成为威胁弱互联电网安全稳定运行的关键问题之一。目前电力系统低频振荡问题的研究方法主要有两种一种是基于模型的分析方法，即通过建立各元件的机电暂态模型，获得全系统的微分和代数方程，根据李亚普诺夫稳定性第一定理分析系统的稳定性。但该方法仅适用于离线分析，且依赖于模型和参数的准确性。另一种是基于实时量测信息的分析方法，即采用 Prony算法、ARMA算法和HHT变换等先进的数学方法，通过对某一局部动态观测信息的信号处理，分析系统的低频振荡现象。但现有相关文献所用数学方法及信号分析工具只能对某一局部发电机功角、发电机有功功率及联络线有功率等单一信号进行处理和分析，无法从全局角度对扰动后的振荡现象进行分析，只能得到扰动后系统低频振荡的频率及阻尼比， 不能够根据实测信号获得系统的振型，即振荡模态，无法分析发电机间的振荡关系，难以应用于抑制低频振荡的实时控制中。而且上述方法还存在受噪声信号影响较大，系统阶数确定困难，容易出现伪模态和计算过程复杂、耗时长等缺点。
发明内容
本发明的目的是克服现有电力系统低频振荡分析方法的不足，提供一种具有计算简单、结果准确、易于实现且应用价值高等特点的电力系统低频振荡分析方法。实现本发明目的所采用的技术方案是一种基于量测信息的电力系统低频振荡分析方法，其特征是，它包括以下步骤a)故障后电力系统中各发电机有功功率的载入与截取载入各发电机有功功率数据，手动截取故障后3s内的各个发电机有功功率并存储；b)各发电机有功功率数据的经验模态分解利用经验模态分解对载入并截取的故障后发电机有功功率进行分解，得到各个发电机有功功率对应的固有模态分量；c)各发电机有功功率关键固有模态分量的提取对各个发电机有功功率的固有模态分量进行参数提取，保留振荡频率在电力系统低频振荡研究与分析范围内，低频振荡频率范围0. 1 2. 5Hz的固有模态分量作为各发电机的关键固有模态分量；d)利用随机子空间辨识理论提取低频振荡模态参数将各个振荡频率相近的关键固有模态分量作为随机子空间辨识算法的输入进行计算，既得到系统状态矩阵及观测矩阵，进而根据状态矩阵特征值计算结果，即得到系统的振荡模式及其相关振荡参数。由本发明基于量测信息的电力系统低频振荡分析方法，在现代大型互联电网动态安全分析应用中，与传统分析方法相比具有如下优点1)对低频振荡过程中发电机有功功率采样信号进行EMD既解决了随机子空间定阶困难的问题，又可以避免随机子空间算法在处理非线性、非平稳信号过程中所产生的虚假模态；2)与传统算法相比，本文提出的算法具有抗噪能力强、定阶简单等优势；3)同时多机系统仿真分析结果表明，系统受扰后的振荡表现为多种模式共同作用的复合振荡模式，利用随机子空间算法对WAMS监测数据进行实时分析可以为电力系统低频振荡在线辨识与控制提供有力的依据。4)本发明的分析方法具有计算简单、速度快等特点，有很高的工程应用价值。
图1是基于量测信息的电力系统低频振荡分析方法流程示意图。图2是四机两区域系统示意图。图3是各发电机有功功率EMD分解结果示意图。图4是分解前奇异值结果示意图。图5是EMD分解后奇异值结果示意图。图6是理论模态示意图。图7是计算得出的模态示意图。
具体实施例方式下面利用附图和具体实施方式
对本发明作进一步说明。参照图1，本发明的基于量测信息的电力系统低频振荡分析方法，其步骤如下a)故障后电力系统中各发电机有功功率的载入与截取载入各发电机有功功率数据，手动截取故障后3s内的各个发电机有功功率并存储；b)各发电机有功功率数据的经验模态分解利用经验模态分解对载入并截取的故障后发电机有功功率进行分解，得到各个发电机有功功率对应的固有模态分量；c)各发电机有功功率关键固有模态分量的提取利用希尔伯特变换及最小二乘法，参见李天云，高磊等撰写的“基于HHT的电力系统低频振荡分析”，论文来源中国电机工程学报-26(14)对-30，对各个发电机有功功率的固有模态分量进行参数提取，保留振荡频率在电力系统低频振荡研究与分析范围内，低频振荡振荡频率范围0. 1 2. 5Hz的固有模态分量作为各发电机的关键固有模态分量；d)利用随机子空间辨识理论提取低频振荡模态参数将各个振荡频率相近的关键固有模态分量作为随机子空间辨识算法的输入进行计算，既得到系统状态矩阵及观测矩阵，进而根据状态矩阵特征值计算结果，即得到系统的振荡模式及其相关振荡参数；利用随机子空间理论辨识莫泰参数的具体过程如下由采样时序数据组成Hankel矩阵
权利要求
1. 一种基于量测信息的电力系统低频振荡分析方法，其特征是，它包括以下步骤a)故障后电力系统中各发电机有功功率的载入与截取载入各发电机有功功率数据， 手动截取故障后3s内的各个发电机有功功率并存储；b)各发电机有功功率数据的经验模态分解利用经验模态分解对载入并截取的故障后发电机有功功率进行分解，得到各个发电机有功功率对应的固有模态分量；c)各发电机有功功率关键固有模态分量的提取对各个发电机有功功率的固有模态分量进行参数提取，保留振荡频率在电力系统低频振荡研究与分析范围内，低频振荡频率范围0. 1 2. 5Hz的固有模态分量作为各发电机的关键固有模态分量；d)利用随机子空间辨识理论提取低频振荡模态参数将各个振荡频率相近的关键固有模态分量作为随机子空间辨识算法的输入进行计算，既得到系统状态矩阵及观测矩阵， 进而根据状态矩阵特征值计算结果，即得到系统的振荡模式及其相关振荡参数。
全文摘要
本发明是一种基于量测信息的电力系统低频振荡分析方法，其特点是，包括有故障后电力系统中各发电机有功功率的载入与截取，各发电机有功功率数据的经验模态分解，各发电机有功功率关键固有模态分量的提取和利用随机子空间辨识理论提取低频振荡模态参数步骤。利用本发明的方法能够从实测振荡信号中提取振荡频率及阻尼比的同时还能够获得相应的阵型信息，与传统算法相比，具有抗噪能力强、定阶简单等优势，具有适应性强，应用价值高等优点。
文档编号G06F17/00GK102185324SQ20111010262
公开日2011年9月14日 申请日期2011年4月25日 优先权日2011年4月25日
发明者刘铖, 孔令国, 杨德友, 蔡国伟 申请人:东北电力大学