电网宽频振荡广域溯源方法、系统、设备及存储介质与流程

本发明属于电力系统自动化领域，涉及一种电网宽频振荡广域溯源方法、系统、设备及存储介质。

背景技术：

1、随着光伏、风电等大规模新能源的接入以及高压直流输电技术、柔性直流输电技术的应用，电力电子装置在电力系统中得到广泛应用，给电网注入了大量低频和高频信号，电网中次/超同步振荡信号含量日益增加，各类非整数倍工频信号的间谐波含量也呈现多样化趋势，使得电网的信号呈现宽频的特性，这给当前的电网监测提出了新的挑战。同时，以新能源为主体的新型电力系统成为了今后的发展方向，而新型电力系统中大量逆变器并网接入，电网中电力电子设备占比极大提升，整个电力系统逐步呈现电力电子化的趋势，加剧电网振荡事件的发生。

2、当前，电网中的振荡逐步呈现两个突出特点，一个是振荡的频率从低频向中高频发展，整个振荡呈现宽频域的趋势；另一个是振荡从传统机电暂态向电磁暂态发展，新的电磁暂态振荡全由电力电子设备与电网之间、电力电子设备设备之间所引发，且不涉及传统的同步电机，例如火电机组、水电机组等。新型的宽频振荡给当前电网的安全稳定运行带来了挑战，迫切需要在振荡发生时能够准确定位振荡源并及时进行抑制，以进一步减少振荡的危害。

3、高比例新能源大规模接入和高比例电力电子设备的应用，引发了一系列新型宽频振荡事件，虽有厂站端具有了宽频振荡的实时监测能力，但在调度主站端仍然缺乏振荡广域监测及溯源能力，无法全面展示振荡传播路径及影响范围，也无法准确定位振荡源，难以为调度运行人员提供精准的振荡抑制指导，严重影响了电网的运行安全。因此，为有效应对宽频振荡问题，迫切需要开展宽频振荡广域溯源方法的研究，为振荡源定位提供有力支撑。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种电网宽频振荡广域溯源方法、系统、设备及存储介质。

2、为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

3、本发明第一方面，提供一种电网宽频振荡广域溯源方法，包括：

4、获取广域范围内各厂站节点的振荡特征量信息；

5、根据各厂站节点的振荡特征量信息，得到各厂站节点中的振荡厂站节点，以及各振荡厂站节点的振荡电流流动方向；

6、获取各振荡厂站节点的振荡幅值，根据各振荡厂站节点的振荡幅值以及各振荡厂站节点的振荡电流流动方向，得到各振荡厂站节点的振荡传播方向；

7、根据各振荡厂站节点的振荡传播方向进行振荡溯源，得到振荡源。

8、可选的，各厂站节点的振荡特征量信息由各厂站节点实时传输到调度主站；所述振荡特征量信息包括：振荡频率以及各振荡频率的振荡幅值和振荡相位；

9、其中，振荡幅值包括振荡功率幅值、振荡电压幅值和振荡电流幅值；振荡相位包括振荡电压相位和振荡电流相位。

10、可选的，所述根据各厂站节点的振荡特征量信息，得到各厂站节点中的振荡厂站节点包括：

11、通过式(1)或式(2)，得到振荡主导频率fmain：

12、

13、

14、其中，k为厂站节点编号，n为厂站节点总数，pk为厂站节点k的振荡功率幅值，fk为厂站节点k的振荡频率；ik为厂站节点k的振荡电流幅值，uk为厂站节点k的电压，u'为预设的换算电压；

15、将各厂站节点中，振荡频率与振荡主导频率之间的误差小于预设误差阈值的厂站节点，作为振荡厂站节点。

16、可选的，所述各振荡厂站节点的振荡电流流动方向通过下述方式得到：

17、获取各振荡厂站节点的各支路，以及各支路的振荡电流相位，当当前支路的振荡电流相位大于180度时将当前支路标识为流出支路；当当前支路的振荡电流相位小于180度时将当前支路标识为流入支路；

18、获取各振荡厂站节点的流入电流和流出电流，当当前振荡厂站节点的流入电流和流出电流相等，则当前振荡厂站节点的各支路的标识正确；否则，获取当前振荡厂站节点的各流入支路和各流出支路，并获取各流入支路中的参考流入支路进行流入支路调整步骤；

19、其中，流入支路调整步骤：对于各流入支路，按照电压等级从高到低以及同电压等级下电压幅值从高到低的顺序，当当前流入支路与参考流入支路之间的电流相位差小于90度，保留流向；否则，将当前流入支路调整为流出支路，且每调整一次，均判断当前振荡厂站节点的流入电流和流出电流是否相等，当当前振荡厂站节点的流入电流和流出电流相等时，结束流入支路调整步骤；遍历完各流入支路后，结束流入支路调整步骤；

20、当流入支路调整步骤结束，且当前振荡厂站节点的流入电流和流出电流不相等时，获取各流出支路中的参考流出支路并进行流出支路调整步骤；

21、其中，流出支路调整步骤：对于各流出支路，按照电压等级从高到低以及同电压等级下电压幅值从高到低的顺序，当当前流出支路与参考流出支路之间的电流相位差小于90度，保留流向；否则，将当前流出支路调整为流出支路，且每调整一次，均判断当前振荡厂站节点的流出电流和流出电流是否相等，当当前振荡厂站节点的流出电流和流出电流相等时，结束流出支路调整步骤；遍历完各流出支路后，结束流出支路调整步骤。

22、可选的，所述各振荡厂站节点的振荡幅值为振荡电压幅值；所述获取各振荡厂站节点的振荡幅值，根据各振荡厂站节点的振荡幅值以及各振荡厂站节点的振荡电流流动方向，得到各振荡厂站节点的振荡传播方向包括：

23、将各振荡厂站节点的振荡电压幅值从大到小的传播方向确定为从振荡源向外的传播方向；且当从振荡源向外的传播方向与各振荡厂站节点的振荡电流流动方向相同时，将各振荡厂站节点的振荡电流流动方向作为各振荡厂站节点的振荡传播方向；否则，将各振荡厂站节点的振荡电流流动方向的反方向作为各振荡厂站节点的振荡传播方向。

24、可选的，所述各振荡厂站节点的振荡幅值为振荡电压幅值和振荡电流幅值；所述获取各振荡厂站节点的振荡幅值，根据各振荡厂站节点的振荡幅值以及各振荡厂站节点的振荡电流流动方向，得到各振荡厂站节点的振荡传播方向包括：

25、通过下式获取振荡厂站节点的支路的振荡功率幅值pf：

26、pf＝ufif cos(θu-θi)

27、其中，uf为当前支路的振荡电压幅值，if为当前支路的振荡电流幅值，θu为当前支路的振荡电压相位，θi为当前支路的振荡电流相位；

28、当振荡厂站节点的支路的振荡功率为正时，确定振荡功率流动方向为振荡从振荡源经当前支路流出振荡厂站节点；当振荡厂站节点的支路的振荡功率为负时，确定振荡功率流动方向为振荡经当前支路流入振荡厂站节点；当至少两振荡厂站节点的振荡功率流动方向与振荡电流流动方向相同时，将各振荡厂站节点的振荡电流流动方向作为各振荡厂站节点的振荡传播方向；否则，将各振荡厂站节点的振荡电流流动方向的反方向作为各振荡厂站节点的振荡传播方向。

29、可选的，所述根据各振荡厂站节点的振荡传播方向进行振荡溯源，得到振荡源包括：

30、任选一振荡厂站节点，并按照各振荡厂站节点的振荡传播方向进行反向溯源和正向溯源，并记录反向溯源追溯厂站节点和正向溯源追溯厂站节点；

31、从各振荡厂站节点中剔除反向溯源追溯厂站节点和正向溯源追溯厂站节点，得到未追溯振荡厂站节点；

32、当未追溯振荡厂站节点的数量为零时，将反向溯源追溯厂站节点中每次反向溯源最后追溯到的反向溯源追溯厂站节点作为振荡源；

33、当未追溯振荡厂站节点的数量不为零时，从未追溯振荡厂站节点中任选一振荡厂站节点并重复上述步骤。

34、本发明第二方面，提供一种电网宽频振荡广域溯源系统，包括：

35、数据获取模块，用于获取各厂站节点的振荡特征量信息；

36、振荡电流流动方向分析模块，用于根据各厂站节点的振荡特征量信息，得到各厂站节点中的振荡厂站节点，以及各振荡厂站节点的振荡电流流动方向；

37、振荡传播方向分析模块，用于获取各振荡厂站节点的振荡幅值，根据各振荡厂站节点的振荡幅值以及各振荡厂站节点的振荡电流流动方向，得到各振荡厂站节点的振荡传播方向；

38、振荡溯源模块，用于根据各振荡厂站节点的振荡传播方向进行振荡溯源，得到振荡源。

39、可选的，所述根据各厂站节点的振荡特征量信息，得到各厂站节点中的振荡厂站节点包括：

40、通过式(1)或式(2)，得到振荡主导频率fmain：

41、

42、

43、其中，k为厂站节点编号，n为厂站节点总数，pk为厂站节点k的振荡功率幅值，fk为厂站节点k的振荡频率；ik为厂站节点k的振荡电流幅值，uk为厂站节点k的电压，u'为预设的换算电压；

44、将各厂站节点中，振荡频率与振荡主导频率之间的误差小于预设误差阈值的厂站节点，作为振荡厂站节点。

45、可选的，所述各振荡厂站节点的振荡电流流动方向通过下述方式得到：

46、获取各振荡厂站节点的各支路，以及各支路的振荡电流相位，当当前支路的振荡电流相位大于180度时将当前支路标识为流出支路；当当前支路的振荡电流相位小于180度时将当前支路标识为流出支路；

47、获取各振荡厂站节点的流入电流和流出电流，当当前振荡厂站节点的流入电流和流出电流相等，则当前振荡厂站节点的各支路的标识正确；否则，获取当前振荡厂站节点的各流入支路和各流出支路，并获取各流入支路中的参考流入支路进行流入支路调整步骤；

48、其中，流入支路调整步骤：对于各流入支路，按照电压等级从高到低以及同电压等级下电压幅值从高到低的顺序，当当前流入支路与参考流入支路之间的电流相位差小于90度，保留流向；否则，将当前流入支路调整为流出支路，且每调整一次，均判断当前振荡厂站节点的流入电流和流出电流是否相等，当当前振荡厂站节点的流入电流和流出电流相等时，结束流入支路调整步骤；遍历完各流入支路后，结束流入支路调整步骤；

49、当流入支路调整步骤结束，且当前振荡厂站节点的流入电流和流出电流不相等时，获取各流出支路中的参考流出支路并进行流出支路调整步骤；

50、其中，流出支路调整步骤：对于各流出支路，按照电压等级从高到低以及同电压等级下电压幅值从高到低的顺序，当当前流出支路与参考流出支路之间的电流相位差小于90度，保留流向；否则，将当前流出支路调整为流出支路，且每调整一次，均判断当前振荡厂站节点的流出电流和流出电流是否相等，当当前振荡厂站节点的流出电流和流出电流相等时，结束流出支路调整步骤；遍历完各流出支路后，结束流出支路调整步骤。

51、可选的，所述各振荡厂站节点的振荡幅值为振荡电压幅值；

52、所述振荡传播方向分析模块具体用于：将各振荡厂站节点的振荡电压幅值从大到小的传播方向确定为从振荡源向外的传播方向；且当从振荡源向外的传播方向与各振荡厂站节点的振荡电流流动方向相同时，将各振荡厂站节点的振荡电流流动方向作为各振荡厂站节点的振荡传播方向；否则，将各振荡厂站节点的振荡电流流动方向的反方向作为各振荡厂站节点的振荡传播方向。

53、可选的，所述各振荡厂站节点的振荡幅值为振荡电压幅值和振荡电流幅值；

54、所述振荡传播方向分析模块具体用于：

55、通过下式获取振荡厂站节点的支路的振荡功率幅值pf：

56、pf＝ufifcos(θu-θi)

57、其中，uf为当前支路的振荡电压幅值，if为当前支路的振荡电流幅值，θu为当前支路的振荡电压相位，θi为当前支路的振荡电流相位；

58、当振荡厂站节点的支路的振荡功率为正时，确定振荡功率流动方向为振荡从振荡源经当前支路流出振荡厂站节点；当振荡厂站节点的支路的振荡功率为负时，确定振荡传播方向为振荡从振荡源经当前支路流入振荡厂站节点；当至少两振荡厂站节点的振荡功率流动方向与振荡电流流动方向相同时，将各振荡厂站节点的振荡电流流动方向作为各振荡厂站节点的振荡传播方向；否则，将各振荡厂站节点的振荡电流流动方向的反方向作为各振荡厂站节点的振荡传播方向。

59、可选的，所述振荡溯源模块具体用于：

60、任选一振荡厂站节点，并按照各振荡厂站节点的振荡传播方向进行反向溯源和正向溯源，并记录反向溯源追溯厂站节点和正向溯源追溯厂站节点；

61、从各振荡厂站节点中剔除反向溯源追溯厂站节点和正向溯源追溯厂站节点，得到未追溯振荡厂站节点；

62、当未追溯振荡厂站节点的数量为零时，将反向溯源追溯厂站节点中每次反向溯源最后追溯到的反向溯源追溯厂站节点作为振荡源；

63、当未追溯振荡厂站节点的数量不为零时，从未追溯振荡厂站节点中任选一振荡厂站节点并重复上述步骤。

64、本发明第三方面，一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述电网宽频振荡广域溯源方法的步骤。

65、本发明第四方面，一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述电网宽频振荡广域溯源方法的步骤。

66、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

67、本发明电网宽频振荡广域溯源方法，通过广域范围内各厂站节点的振荡特征量信息，得到各厂站节点中的振荡厂站节点以及各振荡厂站节点的振荡电流流动方向，然后根据各振荡厂站节点的振荡幅值以及各振荡厂站节点的振荡电流流动方向，得到各振荡厂站节点的振荡传播方向，在各振荡厂站节点的振荡传播方向的基础上进行振荡溯源得到振荡源，实现振荡传播路径及影响范围的准确分析，实现振荡源的溯源和准确定位，进而为电网的运行监测和振荡的针对性抑制提供有力支撑，有力支撑调度运行监测业务，保障电网运行安全。