专利名称：电力系统低频振荡实时监测算法的制作方法
技术领域：
本发明涉及监测技术，特别是涉及一种自动化控制领域中电力系统低频振荡实时 监测算法的技术。
背景技术：
电力系统发展初期，系统的结构相对简单松散，其静态稳定问题通常表现为发
电机与系统之间的非周期失步。随着电力系统的不断扩大，出现了大型电力系统的
互联，系统联系因此变得越来越紧密，整个电力系统也变得越来越复杂。系统的静
态稳定问题由此常表现为发电机组之间的功率动态振荡，特别是在互联系统的联络
线上，这种振荡的表现更为突出。由于这种振荡的频率较低， 一般在0. 2 2. 5Hz范
围内，因此通常称之为低频振荡。由于产生低频振荡而造成严重事故的情况时有发
生。因此，为了合理地安排运行方式，避免低频振荡的发生，需要通过一种技术手
段来实现对系统低频振荡的实时监视，从而确保系统的正常稳定运行。但目前还没
有一种算法能够很好的解决电力系统低频振荡的实时监测问题。
发明内容
针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种能实 现对系统低频振荡的实时在线监测的电力系统低频振荡实时监测算法。
为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种电力系统低频振荡实时监测算法， 其特征在于，算法的流程如下
l)低频振荡启动判据，有新数据，低频振荡启动判据在每收到一个新数据时工 作一次；低频振荡启动判据(事件触发判据)
如果I Pt-Pe I 〉K*Pz/2，且无低频振荡启动标记，其中，Pt为当前时刻功率值，Pe为历史功率平均值，时间窗为(t-MTz) t,n 可取2 5;因此要求数据缓冲区深度至少为n*Tz， K为启动系数，Tz、 Pz分别为 20s和50MW;记录当前时刻t，以及历史数据库指针，数据缓冲区指针Pt，及平均 功率Pe，转至2);
2) 初始化Pe初值和缓冲区内P的初值处理；
3) 判断是否有启动标记？有则转至4);没有则等待新数据；
4) 进行数据的预处理处理所有极值点，
5) 首次低频振荡判别清除振荡计数器、振荡标记、振荡周期时间间隔累加器；
搜索并判别极值表中相邻两点(n与n-l,n〉1)功率差，如果差值大于Pz，且 时间小于Tz/2，确认为一次功率摆动，振荡周期时间间隔累加器累加这两个极点的 时间差并记录累加次数；
6) 后续低频振荡判别
如果未有振荡标记，则比较极值表中刚得到的最新点n与n-1, n-3, n_5的功率 差值，方法同上；
如果满足条件，确认为一次功率摆动，计数器+1，如果累计计数器到达N (N为 设定值)，则确认为一次低频振荡；同样做好标记，告警，记录数据，需要时记录波 形；
如果不满足功率摆动的条件，计数器-1 (注意为0则不减)，如果振荡计数器己 变为0,求当前最新的4Tz范围内所有极值点的最大值与最小值，如果差值小于 K*Pz/2，也确认为振荡已停息，清除振荡计数器，清除振荡标记，清低频振荡启动 标记。
进一步的，所述步骤O中，Pe可采用递归法获得，即4 =4-,+^-^-^)/ 缓冲区数据点数，注意Pe初值选择和缓冲区内P的初值处理。Pe的计算应始终进 行，而不考虑启动判据是否已经满足。
5进一步的，所述步骤4)中处理所有极值点为首次进入时应检测当前缓冲区 内时间窗为(t-r^Tz) t内的瞬时功率，寻找瞬时功率与Pe值偏差绝对值大于K* Pz/4的首个数据点，计算出该点的绝对时间，并以该数据点为起点(应包含该点)， 开始搜索后续数据，寻找每一个极值点，并记录这一极值点的相对于起始点的时间 和数值，极值点搜索判据为Pj〉=Pj-1且Pj〉Pj+l或Pj〈=Pj_l且Pj〈Pj+l。极值点 搜索终止于当前点的前一点，即次新点。并开始首次低频振荡判别。
进一步的，所述步骤4)中本流程再次进入时，每收到一个数据将继续判别次 新点是否为极值点，如果是，则进行一次低频振荡判别；如果不是，只要当前机器 时间与记录的最新极值点时间差值大于4+Tz，确认为振荡已停息，清除振荡计数器， 清除振荡标记，清低频振荡启动标记。
进一步的，所述步骤5)中，如果不满足，假定当前点Pn为极大值的，判别 Pn-Pn-3〉Pz (n>3)或Pn-Pn-5〉Pz (n>5)及间隔时间时间小于Tz/2是否满足，若 满足仍确认为一次功率摆动，振荡周期累加器累加满足条件的两个极点的时间差。 如果假定当前点Pn为极小值，功率判据Pn-Pn-3<-Pz或Pn-Pn_5<-Pz,其它处理不 变；确认为一次功率摆动后振荡计数器+1。如果累计计数器到达N (N为设定值)， 则确认为一次低频振荡。做好振荡标记，告警，记录数据(振荡开始时间，求振幅 (极值表中的最大值-最小值)，求周期(振荡周期时间间隔累加器*2/累加次数，累 加次数不同于振荡计数器))，需要时另行保存低频振荡波形；如果上述条件均不满 足，振荡计数器-i (注意为0则不减)。
利用本发明提供的电力系统低频振荡实时监测算法，由于采用捕捉低频振荡起
始点、判别启动标记、启动低频振荡判别、后续低频振荡判别的实时监测算法，实
现对系统低频振荡的实时监视，从而确保系统的正常稳定运行，很好的解决电力系
统低频振荡的实时监测问题。
6图1是本发明实施例低频振荡实时监测算法的流程框图。
具体实施例方式
以下结合
对本发明的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于 限制本发明，凡是采用本发明的相似方法及其相似变化，均应列入本发明的保护范 围。
本发明实施例所提供的一种本发明的电力系统低频振荡实时监测算法，包括捕 捉低频振荡起始点和低频振荡判别逻辑两部分。捕捉低频振荡起始点的算法依据是， 根据低频振荡特征描述低频振荡具备振荡周期小于Tz(默认为20s)，振幅大于Pz(默 认为50MW)，可采用突变量触发方案。捕捉低频振荡起始点用来判别是否置启动标 记，若有启动标记，则启动低频振荡判别逻辑，进行低频振荡判别算法流程。
1)捕捉低频振荡起始点
低频振荡启动判据在每收到一个新数据时工作一次，如果相邻两次数据间隔时 间大于8*Tz (如通道中断或本计算机重启)，则直接清低频振荡启动标记，初始化 Pe初值和缓冲区内P的初值处理。
低频振荡事件触发判据(启动判据)
|Pt-Pe|>K*Pz/2，且无低频振荡启动标记。
Pt为当前时刻功率值。
Pe为历史功率平均值，时间窗为(t-MTz) t,n可取2 5。因此要求数据缓冲 区深度至少为r^Tz。 Pe可采用递归法获得，即A, =4_1+(尸,-尸,_ ,70/缓冲区数据
点数，注意Pe初值选择和缓冲区内P的初值处理。Pe的计算应始终进行，而不考 虑启动判据是否已经满足。
K为启动系数， 一般可取0. 7 1. 0， 1/K可以粗略描述为低频振荡检测灵敏度。 K为可以采用固定(默认为0.7)或可设(用户不太愿意)或自学习(由前几次振荡 信息获得)。如果满足以上条件则置启动标记，记录当前时刻t，以及历史数据库指针，数 据缓冲区指针Pt，及平均功率Pe，并触发低频振荡判别流程，必要时，还可以触发 低频振荡的故障录波。启动标记用于在进行低频振荡判别逻辑期间，闭锁低频振荡 事件触发判据，避免振荡过程中被多次触发导致逻辑混乱。仅当低频振荡判据确认 振荡已停息或振荡并不存在时才允许再次开放启动判据。
2)低频振荡判别逻辑
如果有启动标记，进行下列逻辑判别
1、 数据的预处理
首次进入时应检测当前缓冲区内时间窗为(t-r^Tz) t内的瞬时功率，寻找瞬 时功率与Pe值偏差绝对值大于I^Pz/4的首个数据点，计算出该点的绝对时间，并 以该数据点为起点(应包含该点)，开始搜索后续数据，寻找每一个极值点，并记录 这一极值点的相对于起始点的时间和数值，极值点搜索判据为Pj>=Pj_l且Pj〉Pj+l 或Pj^Pj-l且Pj〈Pj+l。极值点搜索终止于当前点的前一点，即次新点。并开始首 次低频振荡判别。
本流程再次进入时，每收到一个数据将继续判别次新点是否为极值点，如果是， 则进行一次低频振荡判别；如果不是，只要当前机器时间与记录的最新极值点时间 差值大于彷Tz，确认为振荡已停息，清除振荡计数器，清除振荡标记，清低频振荡 启动标记。
2、 首次低频振荡判别
清除振荡计数器，清除振荡标记，清除振荡周期时间间隔累加器。
搜索并判别极值表中相邻两点(n与n-l,n〉l)功率差，如果差值大于Pz，且 时间小于Tz/2，确认为一次功率摆动，振荡周期时间间隔累加器累加这两个极点的 时间差并记录累加次数。如果不满足，假定当前点Pn为极大值的，判别Pn-Pn-3〉Pz (n〉3)或Pn-Pn-5〉Pz (n〉5)及间隔时间时间小于Tz/2是否满足，若满足仍确认
8为一次功率摆动，振荡周期累加器累加满足条件的两个极点的时间差。如果假定当 前点Pn为极小值，功率判据Pn-Pn-3〈-Pz或Pn-Pn_5〈-Pz，其它处理不变。确认为 一次功率摆动后振荡计数器+1。如果累计计数器到达N (N为设定值)，则确认为一 次低频振荡。做好振荡标记，告警，记录数据(振荡开始时间，求振幅(极值表中 的最大值-最小值)，求周期(振荡周期时间间隔累加器*2/累加次数，累加次数不同 于振荡计数器))，需要时另行保存低频振荡波形。
如果上述条件均不满足，振荡计数器-i (注意为0则不减)。
3、后续低频振荡判别
如果未有振荡标记，则比较极值表中刚得到的最新点n与n-l， n-3， n-5的功率 差值，方法同上。
如果满足条件，确认为一次功率摆动，计数器+1，如果累计计数器到达N (N为 设定值)，则确认为一次低频振荡。同样做好标记，告警，记录数据，需要时记录波 形。
如果不满足功率摆动的条件，计数器-i (注意为0则不减)，如果振荡计数器已 变为0，求当前最新的4Tz范围内所有极值点的最大值与最小值，如果差值小于 K*Pz/2，也确认为振荡已停息，清除振荡计数器，清除振荡标记，清低频振荡启动 标记。
如图1所示，本发明的电力系统低频振荡实时监测算法流程低频振荡启动判 据在每收到一个新数据时工作一次，初始化Pe值，如果超时则退出判别，否则判断 是否有启动标记。有启动标记则退出启动判据，进行次新点数据机值判别；没有则 判启动，进入首次振荡流程数据预处理。经过首次振荡流程判别，处理完所有极值 点，本次判别结束；如果满足后续振荡流程判别，则累加并继续判确认及处理，不 满足则判是否振荡平息及处理，结束本次判别。
权利要求
1、一种电力系统低频振荡实时监测算法，其特征在于，算法的流程如下1)低频振荡启动判据，有新数据，低频振荡启动判据在每收到一个新数据时工作一次；低频振荡启动判据如果|Pt-Pe|>K*Pz/2，且无低频振荡启动标记，其中，Pt为当前时刻功率值，Pe为历史功率平均值，时间窗为(t-n*Tz)～t，n可取2～5；因此要求数据缓冲区深度至少为n*Tz，K为启动系数，Tz、Pz分别为20s和50MW；记录当前时刻t，以及历史数据库指针，数据缓冲区指针Pt，及平均功率Pe；2)初始化Pe初值和缓冲区内P的初值处理；3)判断是否有启动标记？有则转至4)；没有则等待新数据；4)进行数据的预处理处理所有极值点；5)首次低频振荡判别清除振荡计数器、振荡标记、振荡周期时间间隔累加器；搜索并判别极值表中相邻两点(n与n-1，n>1)功率差，如果差值大于Pz，且时间小于Tz/2，确认为一次功率摆动，振荡周期时间间隔累加器累加这两个极点的时间差并记录累加次数；6)后续低频振荡判别如果未有振荡标记，则比较极值表中刚得到的最新点n与n-1，n-3，n-5的功率差值，方法同上；如果满足条件，确认为一次功率摆动，计数器+1，如果累计计数器到达N(N为设定值)，则确认为一次低频振荡；同样做好标记，告警，记录数据，需要时记录波形；如果不满足功率摆动的条件，计数器-1，如果振荡计数器已变为0，求当前最新的4Tz范围内所有极值点的最大值与最小值，如果差值小于K*Pz/2，也确认为振荡已停息，清除振荡计数器，清除振荡标记，清低频振荡启动标记。
2、 根据权利要求l所述的电力系统低频振荡实时监测算法，其特征在于，所述步骤l)中，Pe可采用递归法获得，即《，尸^+(尸,-:^)/缓冲区数据点数，注意Pe初值选择和缓冲区内P的初值处理；Pe的计算应始终进行。
3、 根据权利要求l所述的电力系统低频振荡实时监测算法，其特征在于，所述步骤4)中处理所有极值点为首次进入时应检测当前缓冲区内时间窗为(t-n*Tz) t内的瞬时功率，寻找瞬时功率与Pe值偏差绝对值大于K* Pz/4的首个数据点，计算出该点的绝对时间，并以该数据点为起点，开始搜索后续数据，寻找每一个极值点，并记录这一极值点的相对于起始点的时间和数值，极值点搜索判据为Pj〉=Pj-l且Pj〉Pj+l或Pj《Pj-l且Pj〈Pj+l;极值点搜索终止于当前点的前一点，即次新点。
4、 根据权利要求l所述的电力系统低频振荡实时监测算法，其特征在于，所述步骤4)中本流程再次进入时，每收到一个数据将继续判别次新点是否为极值点，如果是，则进行一次低频振荡判别；如果不是，只要当前机器时间与记录的最新极值点时间差值大于4Wz，确认为振荡已停息，清除振荡计数器，清除振荡标记，清低频振荡启动标记。
5、 根据权利要求l所述的电力系统低频振荡实时监测算法，其特征在于，所述步骤5)中，如果不满足，假定当前点Pn为极大值的，判别Pn-Pn-3〉Pz (n〉3)或Pn-Pn-5〉Pz (n>5)及间隔时间时间小于Tz/2是否满足，若满足仍确认为一次功率摆动，振荡周期累加器累加满足条件的两个极点的时间差；如果假定当前点Pn为极小值，功率判据Pn-Pn-3〈-Pz或Pn-Pn-5〈-Pz,其它处理不变；确认为一次功率摆动后振荡计数器+l;如果累计计数器到达N (N为设定值)，则确认为一次低频振荡；做好振荡标记，告警，记录包括振荡开始时间、振幅、周期的数据，需要时另行保存低频振荡波形；如果上述条件均不满足，振荡计数器-1。
全文摘要
本发明公开一种电力系统低频振荡实时监测算法，涉及监测技术领域；所要解决的是能实现对系统低频振荡的实时在线监测的技术问题；该算法的流程如下1)低频振荡启动判据，有新数据，低频振荡启动判据在每收到一个新数据时工作一次；2)初始化Pe初值和缓冲区内P的初值处理；3)判断是否有启动标记，有则转至4)；没有则等待新数据；4)进行数据的预处理处理所有极值点；5)首次低频振荡判别清除振荡计数器、振荡标记、振荡周期时间间隔累加器；6)后续低频振荡判别。本发明具有能实现对系统低频振荡的实时在线监测从而确保系统的正常稳定运行的特点。
文档编号H02J3/00GK101465542SQ20071009459
公开日2009年6月24日 申请日期2007年12月21日 优先权日2007年12月21日
发明者张卫红, 章良栋 申请人:上海申瑞电力科技股份有限公司