主厂站协同的电网宽频振荡溯源方法及系统与流程

本发明属于电力系统自动化领域，涉及一种主厂站协同的电网宽频振荡溯源方法及系统。

背景技术：

1、构建以新能源为主体的新型电力系统是目前电力系统的主要发展方向，即要大幅提升光伏、风电等新能源发电的比例。新型电力系统中，大量风电、光伏等新能源通过逆变器等电力电子设备接入电网，电网中电力电子设备占比大幅提升，整个电力系统逐步呈现电力电子化的趋势，并使得电网的特性逐步发生改变，进而导致电网振荡事件日益频繁，且逐步从低频向中高频发展，整个电网中的振荡呈现宽频域特性，增加了振荡监测和定位的难度，将影响电网的安全稳定运行。并且，限制于监测手段的缺乏，某些电网振荡事件的发生机理、传播路径及分析控制方法等至今尚无清晰结论，这也进一步反映了在宽频振荡的背景下，需要找到振荡源定位的方法，以抑制振荡的进一步传播，并快速抑制振荡事件的发生。

2、目前，通常采用wams系统(wide area measurement system，广域监测系统)进行振荡监测。但是，wams系统只能有效监测2.5hz以下的低频振荡，受限当前主流50帧/秒的传输速率，wams系统仅能监测25hz以下的次同步振荡，即使达到100帧/秒最高的传输速率，也只能监测50hz以下的次同步振荡，难以准确监测各类超同步振荡及中高频振荡等宽频振荡，更无法进行振荡溯源。

3、同时，在新型电力系统发展过程中，传统火电机组引发的机电暂态振荡和电力电子设备引发的新型电磁振荡暂态将共同存在，且新型电磁振荡占比将逐步提升，而由于振荡信号频率分布范围较广，这导致厂站端现有的传输速率无法支撑主站端的振荡溯源分析，且随着今后新能源厂站的大规模接入建设，这导致目前完全依赖主站端进行溯源分析的方法也难以有效应对今后的挑战。

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，提供一种主厂站协同的电网宽频振荡溯源方法及系统。

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，提供一种主厂站协同的电网宽频振荡溯源方法，包括：厂站端实时获取所属厂站的各振荡信号的振荡特征量信息和厂站溯源分析信息，得到厂站端振荡分析结果；其中，当振荡信号的类型为机电暂态振荡时，厂站溯源分析信息为功率累计斜率；当振荡信号的类型为电磁暂态振荡时，厂站溯源分析信息为线路间隔振荡源属性；主站端实时获取广域范围内各厂站端发送的各厂站的厂站端振荡分析结果，并根据各厂站的各振荡信号的振荡特征量信息，将所有厂站的振荡信号划分为若干振荡事件；主站端根据各振荡事件中各振荡信号的厂站溯源分析信息进行振荡源溯源，得到各振荡事件的振荡源。

4、可选的，所述振荡特征量信息包括振荡频率、电压幅值、电压相位、电流幅值、电流相位、有功功率幅值和振荡类型；其中，振荡类型包括机电暂态振荡和电磁暂态振荡，当振荡信号的振荡频率小于2.5hz时，振荡类型为机电暂态振荡；当振荡信号的振荡频率不小于2.5hz时，振荡类型为电磁暂态振荡。

5、可选的，当振荡信号的类型为机电暂态振荡时，振荡信号的厂站溯源分析信息通过下述方式得到：通过下式计算振荡信号的机电暂态能量：

6、

7、其中，p为机电暂态能量，n为预设数据时间窗范围内振荡信号的测量数据的总数，n为振荡信号的测量数据的编号，δpn＝pn+1-pn，δfn＝fn+1-fn，δtn＝tn+1-tn，pn+1为时间tn+1时的基波有功功率，pn为时间tn时的基波有功功率，fn+1为时间tn+1时的基波频率，fn为时间tn时的基波频率，t0为振荡信号的振荡告警起始时刻。

8、将振荡信号的持续时间按照预设时间段为分隔，并在各时间段内将机电暂态能量与时间之间进行曲线拟合，得到振荡信号的各时间段的功率累计斜率，作为振荡信号的厂站溯源分析信息。

9、可选的，当振荡信号的类型为电磁暂态振荡时，振荡信号的厂站溯源分析信息通过下述的方式一或方式二得到：

10、方式一：当振荡信号的电流相位和基波电流的幅值均为正，且基波电流的相位和振荡信号的电流相位之差小于180度时，振荡信号的线路间隔振荡源属性为非振荡源；当振荡信号的电流相位和基波电流的幅值均为负，且基波电流的相位和振荡信号的电流相位之差大于180度时，振荡信号的线路间隔振荡源属性为振荡源；当振荡信号的电流相位和基波电流的幅值一正一负，且振荡信号的电流流向为流入母线时，振荡信号的线路间隔振荡源属性为振荡源；当振荡信号的电流相位和基波电流的幅值一正一负，且振荡信号的电流流向为流出母线时，振荡信号的线路间隔振荡源属性为非振荡源。

11、方式二：获取振荡信号的有功功率幅值；当振荡信号的有功功率幅值为正时，振荡信号的线路间隔振荡源属性为非振荡源；当振荡信号的有功功率幅值为负时，振荡信号的线路间隔振荡源属性为振荡源。

12、可选的，还包括：厂站端实时获取所属厂站的厂站振荡告警信息；以及通过gb/t26865.2扩展规约，将厂站振荡告警信息以及厂站端振荡分析结果，实时传输至主站端；主站端实时展示各厂站端发送的各厂站的厂站端振荡分析结果以及厂站振荡告警信息。

13、可选的，所述根据各厂站的各振荡信号的振荡特征量信息，将所有厂站的振荡信号划分为若干振荡事件前：根据主站端预设的监测电压等级阈值，去除电压等级低于所述监测电压等级阈值的厂站端振荡分析结果，以及各厂站内电压等级低于所述监测电压等级阈值的线路间隔的各振荡信号的振荡特征量信息和厂站溯源分析信息。

14、可选的，所述将所有厂站的振荡信号划分为若干振荡事件包括：获取所有厂站的所有振荡信号的类型；对于机电暂态振荡类的振荡信号，将振荡频率在第一预设偏差范围内且振荡发生时间在第二预设偏差范围内的所有振荡信号作为一个振荡事件；对于电磁暂态振荡类的振荡信号，将振荡频率在第三预设偏差范围内的所有振荡信号作为一个振荡事件。

15、可选的，所述主站端根据各振荡事件中各振荡信号的厂站溯源分析信息进行振荡源溯源，得到各振荡事件的振荡源包括：当当前振荡事件中振荡信号的类型为机电暂态振荡时，获取当前振荡事件中功率累计斜率为正值的所有振荡信号的功率累计斜率的平均值，得到斜率均值；将功率累计斜率大于斜率均值预设值的振荡信号所属的线路间隔，作为当前振荡事件的振荡源；或者，将功率累计斜率为正值，且功率累计斜率与斜率均值之间方差前预设数量大的振荡信号所属的线路间隔，作为当前振荡事件的振荡源；当当前振荡事件中振荡信号的类型为电磁暂态振荡时，根据振荡信号的线路间隔振荡源属性进行振荡传播方向标识；其中，当线路间隔振荡源属性为振荡源时，振荡传播方向标识为流出振荡信号所属线路间隔；当线路间隔振荡源属性为非振荡源时，振荡传播方向标识为流入振荡信号所属线路间隔；根据振荡传播方向标识结果进行反向溯源，得到当前振荡事件的振荡源。

16、本发明第二方面，提供一种主厂站协同的电网宽频振荡溯源系统，包括主站端分析模块和与主站端通信连接的若干厂站端分析模块；若干厂站端分析模块分别设置在若干厂站内；厂站端分析模块用于实时获取所属厂站的各振荡信号的振荡特征量信息和厂站溯源分析信息，得到厂站端振荡分析结果；其中，当振荡信号的类型为机电暂态振荡时，厂站溯源分析信息为功率累计斜率；当振荡信号的类型为电磁暂态振荡时，厂站溯源分析信息为线路间隔振荡源属性；主站端分析模块用于实时获取广域范围内各厂站端分析模块发送的各厂站的厂站端振荡分析结果，并根据各厂站的各振荡信号的振荡特征量信息，将所有厂站的振荡信号划分为若干振荡事件；以及根据各振荡事件中各振荡信号的厂站溯源分析信息进行振荡源溯源，得到各振荡事件的振荡源。

17、可选的，当振荡信号的类型为机电暂态振荡时，振荡信号的厂站溯源分析信息通过下述方式得到：通过下式计算振荡信号的机电暂态能量：

18、

19、其中，p为机电暂态能量，n为预设数据时间窗范围内振荡信号的测量数据的总数，n为振荡信号的测量数据的编号，δpn＝pn+1-pn，δfn＝fn+1-fn，δtn＝tn+1-tn，pn+1为时间tn+1时的基波有功功率，pn为时间tn时的基波有功功率，fn+1为时间tn+1时的基波频率，fn为时间tn时的基波频率，t0为振荡信号的振荡告警起始时刻。

20、将振荡信号的持续时间按照预设时间段为分隔，并在各时间段内将机电暂态能量与时间之间进行曲线拟合，得到振荡信号的各时间段的功率累计斜率，作为振荡信号的厂站溯源分析信息。

21、可选的，当振荡信号的类型为电磁暂态振荡时，振荡信号的厂站溯源分析信息通过下述的方式一或方式二得到：

22、方式一：当振荡信号的电流幅值和基波电流的幅值均为正，且基波电流的相位和振荡信号的电流相位之差小于180度时，振荡信号的线路间隔振荡源属性为非振荡源；当振荡信号的电流幅值和基波电流的幅值均为负，且基波电流的相位和振荡信号的电流相位之差大于180度时，振荡信号的线路间隔振荡源属性为振荡源；当振荡信号的电流幅值和基波电流的幅值一正一负，且振荡信号的电流流向为流入母线时，振荡信号的线路间隔振荡源属性为振荡源；当振荡信号的电流幅值和基波电流的幅值一正一负，且振荡信号的电流流向为流出母线时，振荡信号的线路间隔振荡源属性为非振荡源。

23、方式二：获取振荡信号的有功功率幅值；当振荡信号的有功功率幅值为正时，振荡信号的线路间隔振荡源属性为非振荡源；当振荡信号的有功功率幅值为负时，振荡信号的线路间隔振荡源属性为振荡源。

24、可选的，所述根据各厂站的各振荡信号的振荡特征量信息，将所有厂站的振荡信号划分为若干振荡事件前：根据主站端预设的监测电压等级阈值，去除电压等级低于所述监测电压等级阈值的厂站端振荡分析结果，以及各厂站内电压等级低于所述监测电压等级阈值的线路间隔的各振荡信号的振荡特征量信息和厂站溯源分析信息。

25、可选的，所述将所有厂站的振荡信号划分为若干振荡事件包括：获取所有厂站的所有振荡信号的类型；对于机电暂态振荡类的振荡信号，将振荡频率在第一预设偏差范围内且振荡发生时间在第二预设偏差范围内的所有振荡信号作为一个振荡事件；对于电磁暂态振荡类的振荡信号，将振荡频率在第三预设偏差范围内的所有振荡信号作为一个振荡事件。

26、可选的，所述根据各振荡事件中各振荡信号的厂站溯源分析信息进行振荡源溯源，得到各振荡事件的振荡源包括：当当前振荡事件中振荡信号的类型为机电暂态振荡时，获取当前振荡事件中功率累计斜率为正值的所有振荡信号的功率累计斜率的平均值，得到斜率均值；将功率累计斜率大于斜率均值预设值的振荡信号所属的线路间隔，作为当前振荡事件的振荡源；或者，将功率累计斜率为正值，且功率累计斜率与斜率均值之间方差前预设数量大的振荡信号所属的线路间隔，作为当前振荡事件的振荡源；当当前振荡事件中振荡信号的类型为电磁暂态振荡时，根据振荡信号的线路间隔振荡源属性进行振荡传播方向标识；其中，当线路间隔振荡源属性为振荡源时，振荡传播方向标识为流出振荡信号所属线路间隔；当线路间隔振荡源属性为非振荡源时，振荡传播方向标识为流入振荡信号所属线路间隔；根据振荡传播方向标识结果进行反向溯源，得到当前振荡事件的振荡源。

27、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

28、本发明主厂站协同的电网宽频振荡溯源方法，通过厂站端实时获取所属厂站的各振荡信号的振荡特征量信息和厂站溯源分析信息，得到厂站端振荡分析结果，并且基于振荡信号的类型对于厂站溯源分析信息进行分类，降低厂站端的初步溯源难度，通过主站端汇总广域范围内各厂站端发送的振荡分析结果，然后基于各振荡信号的振荡特征量信息，将所有厂站的振荡信号划分为若干振荡事件，最终根据各振荡事件中各振荡信号的厂站溯源分析信息，对各振荡事件进行振荡源溯源，得到各振荡事件的振荡源。能够有效实现振荡溯源的厂站端就地化分析和主站端广域分析相结合，可有效提升振荡分析的效率及准确性，为新型电力系统中宽频振荡的快速溯源与定位提供指导和参考，有力支撑电网的安全稳定运行。