一种电网宽频振荡监控方法及稳控装置与流程

本发明涉及电力系统及其自动化控制领域，尤其涉及一种电网宽频振荡监控方法及稳控装置。

背景技术：

1、随着电网逐步向电力电子化发展，电网宽频振荡日益频发，不仅影响电网的运行安全，也严重制约了风电，光伏等可再生能源的有效消纳，为保证电网的安全稳定运行，有必要对其进行监测和控制。电网中除了工频信号及其整数倍的谐波信号外，还有大量的间谐波信号，电力系统的安全稳定控制装置简称稳控装置是保证电网安全稳定运行的主要措施之一，当前次同步振荡和当前超同步振荡的频率绝大多数属于间谐波范畴，影响电网的安全稳定运行；因此稳控装置在考虑宽频振荡分量计算的同时还需兼顾工频信号和宽频信号的计算精度及动态性能；同时存在计算过程中同时采样导致计算被采样中断的问题。

技术实现思路

1、本发明是为了解决现有技术的电网宽频振荡产生大量谐波信号影响电网安全稳定运行的问题，并且稳控装置计算过程中同时进行采样导致计算被采样中断的问题，提供一种电网宽频振荡监控方法及稳控装置，兼顾工频信号和宽频信号的计算精度及动态性能，同时保证计算过程中不被采样中断。

2、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种电网宽频振荡监控方法，包括：

4、采集电网的实时运行数据，对所述运行数据进行预处理，将预处理后的运行数据根据频率分为不同的信号组，并将cpu分出若干不同时间间隔的中断，每个信号组分别在不同的中断中进行数据处理，根据每个信号组的频率特性分别对每个信号组进行滤波，分别计算滤波后的信号组的振荡分量；根据各信号组振荡分量的计算结果发出振荡告警信号；每个所述中断均设有用于数据处理的计算缓存数据窗。所述工频信号、低频信号和高频信号的频率范围互不相交，将运行数据信号根据不同频率进行分组分别处理，在考虑宽频振荡分量计算的同时还兼顾工频信号和宽频域信号的计算精度及动态性能，通过设置计算缓存数据窗，对计算过程进行保护，保证计算的稳定性和连续性。

5、进一步地，将cpu分为不同时间间隔的中断为，时间间隔0.625ms的第一中断，时间间隔为0.833ms的第二中断、时间间隔为20ms的第三中断和时间间隔为40ms的第四中断；每个信号组分别在不同的中断中进行数据处理具体为：在第一中断中缓存采样数据，在第二中断中处理工频信号，在第三中断中处理低频信号和在第四中断中处理高频信号。

6、作为优选，所述电网的实时运行数据包括电网的三相电压模拟量和三相电流模拟量；所述对所述运行数据进行预处理包括：对三相电压模拟量和三相电流模拟量进行低通滤波。滤除其中2500hz以上的高频信号。

7、作为优选，所述将预处理后的运行数据根据频率分为不同信号组包括：将低通滤波后的运行数据中频率为45hz~55hz的信号分为工频信号，将除去工频信号的运行数据中频率为0~100hz的部分分为低频信号，将其余运行数据中100hz~2500hz中的部分分为高频信号。

8、作为优选，所述根据每个信号组的频率特性分别对每个信号组进行滤波包括：采用数字带通滤波器滤除工频信号和高频信号中的低频分量和高频噪声分量；采用数字低通滤波器滤除低频信号中的高频干扰分量。将不同频率的信号进行分组分别处理，提高信号处理的精度。

9、作为优选，所述分别计算滤波后的信号组的振荡分量包括：采用离散傅里叶算法计算工频信号中的电气量；采用功率拟合算法计算低频信号中的低频振荡分量；采用快速傅里叶变换加窗差值算法计算高频信号中的振荡分量。其中电气量包括电压有效值、电流有效值和功率。采用不同算法对分别对信号组进行处理，提高信号组处理的准确率。

10、作为优选，所述每个所述中断均设有用于数据处理的计算缓存数据窗包括：在每个计算缓存数据窗中设置采样计数器和采样缓存数据窗，所述采样计数器用于记录采样次数。

11、进一步地，在第二中断中设置计算缓存数据窗t1，在第三中断中设置计算缓存数据窗t2，在第四中断中设置计算缓存数据窗t3；其中高频采样模块在第一中断中运行，其时间间隔最短。为保证缓存数据窗t1、t2和t3在计算过程中不被采样中断，采用如下步骤保护计算缓存数据：

12、步骤ss1，设置采样缓存数据窗t1、t2和t3，其数据窗长度分别与计算缓存数据窗t1、t2和t3相同；设置采样计数器cnt1、cnt2和cnt3作为全局变量，其中cnt1对应第二中断，cnt2对应第三中断，cnt3对应第四中断；用于各个中断计算任务执行前进行比较。

13、步骤ss2，第一中断读取采样数据，并将采样数据缓存至采样缓存数据窗t1；第二中断读取采样数据，将采样数据缓存至缓存数据窗t2；第三中断读取采样数据，将采样数据缓存至缓存数据窗t3；并分别将采样计数器cnt1、cnt2和cnt3进行加1操作；

14、步骤ss3，在每个0.833ms中断的计算任务执行前，首先记录当前计数器cnt1的值，并将采样缓存数据窗t1内的数据拷贝至计算缓存数据窗t1内，然后再记录当前计数器cnt1的值，如果当前记录的计数器值与数据拷贝之前的值一致，则执行进行离散傅里叶算法的计算任务，否则本次中断不进行计算；

15、同时，在每个20ms中断的计算任务执行前，首先记录当前计数器cnt2的值，并将数据窗t2内的数据拷贝至数据窗t2内，然后再记录当前计数器cnt2的值，如果当前记录的计数器值与数据拷贝之前的值一致，则执行功率拟合算法的计算任务，否则本中断不进行计算。

16、同时，在每个40ms中断的计算任务执行前，首先记录当前计数器cnt3的值，并将数据窗t3内的数据拷贝至数据窗t3内，然后再记录当前计数器cnt3的值，如果当前记录的计数器值与数据拷贝之前的值一致，则执行快速傅里叶变换加窗插值算法的计算任务，否则本中断不进行计算。

17、作为优选，还包括计算cpu负载率，根结合cpu的负载率和稳控装置的启动状态调控所述中断的运行状态。

18、进一步地，具体为，当cpu负载率rload＜80%时，正常执行所有中断中的任务；当cpu负载率rload≥80%时，若稳控装置接收到远方命令启动或低频低压切负荷时，则执行第二中断中的任务，否则根据稳控装置的宽频振荡告警状态进一步调整；当宽频振荡监测告警时，执行第三中断和第四中断内的任务，否则执行所有中断中的任务。

19、一种电网宽频振荡稳控装置，适用于本技术所述任一种电网宽频振荡监控方法，所述稳控装置的cpu中设置有不同时间间隔的中断，具体包括：

20、用于读取采样数据，并分别将采样数据缓存至对应的采样缓存数据窗中的第一中断；用于采样并处理工频信号的第二中断；用于采样并处理低频信号的第二中断和用于采样并处理高频信号的第三中断。

21、作为优选，还包括分别设置在不同中断中运行的数字滤波模块：包括分别设置在第二中断和第四中断中的数字带通滤波器，用于滤除工频信号和高频信号中的低频分量和高频噪声分量；

22、包括设置在第三中断中的数字低通滤波器，用于滤除低频信号中的高频干扰分量；

23、多原理计算模块：包括设置在第二中断中的离散傅里叶算法，用于计算工频信号的电气量；

24、设置在第三中断中的功率拟合算法，计算低频信号的低频振荡分量；

25、设置在第四中断中的快速傅里叶变换加窗差值算法，计算高频信号的高频振荡分量。

26、进一步地，还包括：硬件滤波模块，用于将稳控装置采集的三相电压模拟量和三相电流模拟量进行低通滤波，滤除其中2500hz以上的高频信号；高频采样模块，使用fs=12.8khz的采样频率对硬件滤波模块输出的信号进行采样，基于中断在每个采样中断中得到m=8个采样点，并将采样点的频率信号输出给频率检测分类模块；

27、频率检测分类模块将接收到的频率信号进行分类，具体分为：工频信号、低频信号和高频信号；其中工频信号的频率幅度为45hz~55hz，低频信号的频率幅度为0~100hz中除去工频信号的部分，高频信号为100hz~2500hz：并将分类好的频率信号分别传输给数字滤波模块；

28、应用功能模块包括低频低压切负荷功能、收远方命令切负荷功能、元件故障判断功能、宽频振荡监测功能；其中宽频振荡监测功能包括低频振荡监测告警和高频振荡监测告警，并且低频振荡监测告警和高频振荡监测告警之间为逻辑或关系。

29、稳控装置的启动状态分别为低频启动、低压启动、收远方命令启动、元件突变量启动四个启动标志，上述四个启动标志之间为逻辑或关系。

30、作为优选，还包括负载率监测及任务调度模块，用于监测各个模块的任务执行时间，并计算cpu负载率，将cpu负载率与稳控装置启动状态对中断进行控制。

31、因此，本发明具有如下有益效果：（1）将采样信号根据频率特性分为工频信号、低频信号和高频信号，根据不同信号组的频率特性执行对应的滤波处理和数据计算，实现高精度的信号处理计算。（2）在cpu中分出不同时间间隔的中断用于执行不同信号组的数据处理程序，提高数据处理的计算效率。（3）在每个计算缓存数据窗中设置采样计数器和采样缓存数据窗，所述采样计数器用于记录采样次数，保证缓存数据窗计算过程中不被采样中断。