一种电力系统宽频振荡抑制辅助决策方法与装置

本发明属于电力电子领域，更具体地，涉及一种电力系统宽频振荡抑制辅助决策方法与装置。

背景技术：

1、随着新能源、直流输电等电力电子装备广泛采用，现代电力系统呈现出电力电子化趋势，动态特性更为复杂，宽频振荡问题频发。例如，我国新疆哈密地区新能源发电经天中直流送出系统频繁发生频率为20～80hz的宽频振荡现象，振荡功率在220kv、750kv等多级电网传播，严重时导致300多公里外火电机组的轴系扭振保护动作、火电机组停运，进而造成西北电网频率骤降。而德国北海海上风电经柔直送出系统曾发生频率为250～350hz的宽频振荡，造成滤波电容损毁，相关经济损失约3.8亿欧元。综上所述，宽频振荡问题严重威胁电力系统安全稳定运行，甚至会造成严重经济损失。

2、利用宽频振荡抑制辅助决策方法与装置，及时发现宽频振荡并做出合理振荡防控决策，对于保障电力系统稳定运行、防止宽频振荡影响进一步扩大具有重要意义。而目前相关方法与装置主要以宽频振荡模式幅值测量信息为依据切除振荡线路或装备，宽频振荡抑制措施单一，缺乏相关理论基础，导致无法及时有效防控系统宽频振荡，并且造成新能源消纳问题。因此，亟需研发一种电力系统宽频振荡抑制辅助决策方法与装置。

技术实现思路

1、针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种电力系统宽频振荡抑制辅助决策方法与装置，旨在及时检测出系统中的宽频振荡模式，并在线选取振荡防控方案，以实现对宽频振荡的有效抑制。

2、为实现上述目的，本发明第一方面提供了一种电力系统宽频振荡抑制辅助决策方法，包括：

3、s1.基于电力系统装备、网络、运行方式等信息，离线计算并存储电力系统中可能存在的各类负阻尼宽频振荡模式及其主导装备，同时，分析并存储主导装备的控制和运行方式对于宽频振荡模式的影响规律，基于上述信息生成辅助决策表；

4、其中，所述辅助决策表中包括：

5、改变装备控制参数、调整装备有功出力、调整装备无功出力、改变网络节点无功补偿装备容量、调整负荷等等。

6、s2.基于电压、电流互感器测量数据，计算瞬时有功功率；并利用希尔伯特-黄变换算法处理瞬时有功功率数据，计算宽频振荡模式频率和阻尼比等信息；

7、其中，所述利用希尔伯特-黄变换算法处理瞬时有功功率数据包括：

8、处理步骤：针对有功功率数据进行经验模态分解，获得本征模态函数；针对本征模态函数进行希尔伯特变换，每隔时间tp计算得到本征模态函数的瞬时频率序列f1,f2,…,fi,fi+1,…和瞬时幅值序列a1,a2,…,ai,ai+1,…；基于相邻n组瞬时频率信息，剔除其中最大值和最小值后计算平均值，获得振荡模式频率信息；基于相邻n组瞬时幅值信息，计算1/tp×ln(ai+1/ai)获得阻尼比序列，剔除阻尼比序列中的最大值和最小值后计算平均值，获得振荡模式阻尼比信息。

9、s3.如发现宽频振荡模式阻尼比为负，发出告警信息，并传输宽频振荡模式频率和阻尼比；

10、s4.通过对比实际宽频振荡模式信息和离线计算结果，基于辅助决策表，选取相应辅助策略，指导电力系统调整装备控制参数或运行方式等，以实现及时防控系统宽频振荡。

11、本发明第二方面，提供了一种电力系统宽频振荡抑制辅助决策装置，包括：

12、辅助决策计算模块：用于基于电力系统装备、网络、运行方式信息，离线计算并存储电力系统中可能存在的各类负阻尼宽频振荡模式及其主导装备，同时，分析并存储主导装备的控制和运行方式对于宽频振荡模式的影响规律，基于上述信息生成辅助决策表；

13、其中，所述辅助决策表中包括：

14、改变装备控制参数、调整装备有功出力、调整装备无功出力、改变网络节点无功补偿装备容量、调整负荷。

15、宽频振荡监测模块：用于基于电压、电流互感器测量数据，计算得到瞬时有功功率数据；利用希尔伯特-黄变换算法处理瞬时有功功率数据，计算得到宽频振荡模式频率和阻尼比信息；分析宽频振荡模式阻尼比，如发现阻尼比为负，发出告警信息并向在线决策装置传输宽频振荡模式频率和阻尼比信息；

16、其中，所述利用希尔伯特-黄变换算法处理瞬时有功功率数据包括：

17、处理步骤：针对有功功率数据进行经验模态分解，获得本征模态函数；针对本征模态函数进行希尔伯特变换，每隔时间tp计算得到本征模态函数的瞬时频率序列f1,f2,…,fi,fi+1,…和瞬时幅值序列a1,a2,…,ai,ai+1,…；基于相邻n组瞬时频率信息，剔除其中最大值和最小值后计算平均值，获得振荡模式频率信息；基于相邻n组瞬时幅值信息，计算1/tp×ln(ai+1/ai)获得阻尼比序列，剔除阻尼比序列中的最大值和最小值后计算平均值，获得振荡模式阻尼比信息。

18、在线决策模块：用于对比实际宽频振荡模式信息和离线计算结果，基于辅助决策表，选取相应辅助策略，指导电力系统调整装备控制参数或运行方式，以实现及时防控系统宽频振荡。

19、通过本发明所构思的以上技术方案，与现有技术相比，够取得下列有益效果：

20、1、本发明基于电力系统中负阻尼振荡模式对应的主导装备信息，生成辅助决策表。因此，宽频振荡防控措施的选取具有严密的理论基础。

21、2、本发明基于系统宽频振荡模式测量信息及辅助决策表，在线选取装备控制参数调整、系统运行方式调整等多样化宽频振荡防控方案，实现对系统宽频振荡的及时有效抑制，同时不会造成新能源消纳问题，对振荡发生后保障装备安全和电力系统稳定运行、防止宽频振荡影响范围扩大具有重大意义。

技术特征：

1.一种电力系统宽频振荡抑制辅助决策方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的电力系统宽频振荡抑制辅助决策方法，其特征在于，所述辅助决策表中包括：改变装备控制参数、调整装备有功出力、调整装备无功出力、改变网络节点无功补偿装备容量、调整负荷。

3.根据权利要求1所述的电力系统宽频振荡抑制辅助决策方法，其特征在于，宽频振荡模式信息包括宽频振荡模式频率和阻尼比；根据所述瞬时有功功率数据，计算宽频振荡模式信息，包括：

4.一种电力系统宽频振荡抑制辅助决策装置，其特征在于，包括：

5.根据权利要求4所述的电力系统宽频振荡抑制辅助决策装置，其特征在于，所述辅助决策计算模块生成的辅助决策表中包括：改变装备控制参数、调整装备有功出力、调整装备无功出力、改变网络节点无功补偿装备容量、调整负荷。

6.根据权利要求5所述的电力系统宽频振荡抑制辅助决策装置，其特征在于，宽频振荡模式信息包括宽频振荡模式频率和阻尼比；根据所述瞬时有功功率数据，计算宽频振荡模式信息包括：

7.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-3任一项所述的方法的步骤。

技术总结
本发明公开了一种电力系统宽频振荡抑制辅助决策方法与装置，属于电力电子领域。离线计算电力系统中可能存在的各类负阻尼宽频振荡模式及其主导的电力系统装备，分析主导的电力系统装备的控制和运行方式对于宽频振荡模式的影响规律，生成辅助决策表；基于系统宽频振荡模式测量信息及辅助决策表，在线选取装备控制参数调整、系统运行方式调整等多样化宽频振荡防控方案，实现对系统宽频振荡的及时有效抑制，同时不会造成新能源消纳问题，对振荡发生后保障装备安全和电力系统稳定运行、防止宽频振荡影响范围扩大具有重大意义。

技术研发人员：胡家兵,杜步阳,朱建行,马士聪,李英彪,王铁柱,郭剑波,王桢,董王朝
受保护的技术使用者：华中科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15