一种基于负电阻和能量流的综合宽频振荡源定位方法与流程

本发明涉及电力系统及其自动化，具体地说是一种基于负电阻和能量流的综合宽频振荡源定位方法。

背景技术：

1、由于电网中的新能源占比和电力电子设备渗透率逐步提升，新型电力系统发生宽频振荡的风险越来越大。传统电厂(水电、火电、核电)、新能源厂站(风电、光伏)及储能电站都可能产生宽频振荡。新能源接入电网产生的宽频振荡信号具有时变性、传播性、复杂性，面临振荡源定位不准确、定位难度大的问题。电力系统宽频振荡包括低频振荡(0.1～2.5hz)、次/超同步振荡(2.5～45hz/55～100hz)、中/高频振荡(100～2500hz)。发生宽频振荡时，作为厂站用户和电网用户，希望能尽快明确振荡源位于厂站还是电网。对于厂站内的振荡源，有必要确定具体的振荡机组、电源或负载，以便进行针对性处理。

2、目前行业内已有对于电力系统宽频振荡进行监测的宽频测量技术及装置，可测量电压、电流、功率，分析计算基波、谐波、间谐波，计算主导振荡的类型、幅度和频率，并给出宽频振荡告警，但关于振荡源识别的研究尚不充分，缺乏系统的、可靠的宽频振荡源识别方法。例如，针对低频振荡源识别，目前的方法主要依靠比较角频率波动相量与功率波动相量的相位关系，而实际工程中的角频率波动量可能很小，无法准确计算相位。对于次/超同步振荡的中/高频振荡，目前的方法需准确测量主导振荡频点的电压和电流相位，该方法在信噪比较低时可能得出错误的判别结果。

3、随着电力系统向更高新能源占比、更高电力电子化渗透率方向发展，宽频振荡的风险越来越大，宽频振荡源源识别的需求将越来越强烈。因此，有必要研究适应性强、可靠性高的宽频振荡源识别方法，从而能有助于提升电网的安全稳定运行水平。

技术实现思路

1、为了降低电力系统宽频振荡对电网造成的影响，本发明提出了一种基于负电阻和能量流的综合宽频振荡源定位方法，旨在准确、可靠确定振荡源，为宽频振荡治理提供指引。该方法首先获取宽频测量主站的采集数据，根据所获取的采集数据分析宽频振荡的类型和主导频率和据各个监测点(发电机、支路出口)的数据计算宽频振荡的频率、幅值、相角，确定振荡主导频率，从而计算该频率上的阻抗和能量流，最后，根据阻抗(为虚数)的相角和能量流的正负来确定振荡方向位置，解决宽频振荡源定位的技术问题。

2、本发明解决技术问题所采用的方案是：

3、一种基于负电阻和能量流的综合宽频振荡源定位方法，首先获取宽频测量主站的采集数据，根据所获取的采集数据分析宽频振荡的类型和主导频率及据各个监测点(发电机、支路出口)的数据计算宽频振荡的频率、幅值、相角，确定振荡主导频率，从而计算该频率上的阻抗和能量流，最后，根据阻抗(为虚数)的相角和能量流的正负来确定振荡方向位置，具体通过s10～s60实现：

4、在s10中，获取宽频测量主站的采集数据，即获取宽频振荡时设备的测量数据。

5、在s20中，根据s10获取的宽频测量主站的采集数据利用prony算法确定宽频振荡类型(低频振荡、次/超同步振荡、中/高频振荡)和频，计算有功功率并计算功率的振荡频率，再根据各个检测点(发电机、支路出口)的频率、幅值和相角，利用fft算法计算幅值和相角，获取主导频率、幅值和相角。

6、在s30中，根据s20中所得的频率、幅值和相角，确定振荡的主导频率，振荡时往往能分析出多个振荡频率，其中幅值最大、持续时间最长的认为是主导频率，需要重点关注的振荡频率。

7、在s40中，根据s30得出的主导频率和s20得到的宽频振荡的频率、幅值和相角，分别计算监测点对应频率的阻抗和能量流，如果阻抗呈负电阻特性(阻抗角在90°～270°之间)且能量流为正数，则认为该监测点存在不稳定的振荡，可能是振荡源头，则认为该监测点为宽频振荡扰动源或扰动源侧。

8、在s50中，对s40计算的监测点的阻抗和能量流分别做判断，如果为阻抗具有负电阻特性，且振荡能量流为正，则认为该监测点存在不稳定的振荡，为振荡源，则执行s60；如阻抗呈正电阻特性且振荡能量流为负数，则认为该监测点存在强迫振荡，不是振荡源头；当阻抗电阻特性与振荡能量不一致，则在下一个周期重复s20～s40重新获取数据计算。

9、在s60中，根据阻抗具有负电阻特性且振荡能量流为正，确定宽频振荡源位置。

10、积极效果，本方法基于宽频测量主站的采集数据，包括各个监测点的电压、电流宽频振荡频率、幅值和相角，计算该频率上的阻抗和能量流，综合负电阻和能量流两种方法来判断振荡方向，该方法量化了振荡大小，提高了振荡源定位精度。

11、采用本发明所述的方法，可以对各种宽频振荡(低频振荡、次/超同步振荡、中/高频振荡)进行振荡源识别。本方法采用基于负电阻和能量流的综合宽频振荡源定位方法，不依赖于电网模型和系统参数，对数据信噪比要求不高，能应用于常规电厂、新能源厂站、储能厂站等多种场景的宽频振荡定位，具有较强的适应性和可靠性。

12、采用基于负电阻和能量流的综合宽频振荡源定位方法，还具有如下技术优势：

13、(1)不受电网模型和系统参数的影响，减少了不必要的工程维护量，方法简单实用；

14、(2)避免使用一种定位方法不可靠，定位不准确的情况，综合两种方法可准确可靠地识别宽频振荡源，适应性较强；

15、(3)能有效提升宽频段感知与振荡分析决策能力，提高宽频振荡时电网的运行监测水平。

16、综上所述，本发明所述方法适宜作为宽频振荡源的识别方法应用。

技术特征：

1.一种基于负电阻和能量流的综合宽频振荡源定位方法，其特征在于，首先获取宽频测量主站的采集数据，根据所获取的采集数据分析宽频振荡的类型和主导频率及据各个监测点(发电机、支路出口)的数据计算宽频振荡的频率、幅值、相角，确定振荡主导频率，从而计算该频率上的阻抗和能量流，最后，根据阻抗(为虚数)的相角和能量流的正负来确定振荡方向位置，具体通过s10～s60实现：

2.根据权利要求1所述的一种基于负电阻和能量流的综合宽频振荡源定位方法，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的一种基于负电阻和能量流的综合宽频振荡源定位方法，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的一种基于负电阻和能量流的综合宽频振荡源定位方法，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的一种基于负电阻和能量流的综合宽频振荡源定位方法，其特征在于，

6.根据权利要求1所述的一种基于负电阻和能量流的综合宽频振荡源定位方法，其特征在于，

7.根据权利要求1所述的一种基于负电阻和能量流的综合宽频振荡源定位方法，其特征在于，

技术总结
本发明提出了一种基于负电阻和能量流的综合宽频振荡源定位方法，该方法首先获取宽频测量主站的采集数据，根据所获取的采集数据分析宽频振荡的类型和主导频率和据各个监测点(发电机、支路出口)的数据计算宽频振荡的频率、幅值、相角，确定振荡主导频率，从而计算该频率上的阻抗和能量流，最后，根据阻抗(为虚数)的相角和能量流的正负来确定振荡方向位置，解决宽频振荡源定位的技术问题。本方法基于宽频测量主站的采集数据，综合负电阻和能量流两种方法来判断振荡方向，该方法量化了振荡大小，提高了振荡源定位精度，可以对各种宽频振荡进行振荡源识别，不依赖于电网模型和系统参数，适应性和可靠性强。适宜作为宽频振荡源的识别方法应用。

技术研发人员：王顺江,杨利民,马民,左越,郑伟,张海天,王健,张博,王钧,王铎,刘祚宇,张默,李正文,金宜放,寿增,潘鹏飞,包一琳,李越
受保护的技术使用者：国网辽宁省电力有限公司葫芦岛供电公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4