專利名稱：基于二次差分法判斷負(fù)阻尼振蕩與強(qiáng)迫振蕩的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電カ系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉及ー種基于二次差分法判斷負(fù)阻尼振蕩與強(qiáng)迫振蕩的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
隨著電カエ業(yè)市場化進(jìn)程的深入，電カ系統(tǒng)越來越趨于極限運(yùn)行，低頻振蕩問題是國內(nèi)外電網(wǎng)共同面對的技術(shù)難題。低頻振蕩頻率低，振蕩范圍廣，振蕩持續(xù)時(shí)間長，對電網(wǎng)安全穩(wěn)定造成了巨大威脅。產(chǎn)生低頻振蕩的原因主要有兩種，一種是負(fù)阻尼低頻振蕩，負(fù)阻尼振蕩是逐漸增幅過程，若沒有人為干預(yù)，將持續(xù)保持増幅振蕩，振蕩的幅度越來越大，直到系統(tǒng)切機(jī)或失穩(wěn)；另一種是強(qiáng)迫共振型的低頻振蕩，當(dāng)擾動(dòng)頻率與系統(tǒng)自然振蕩頻率 相同或接近時(shí)，產(chǎn)生共振，振蕩振幅主要與擾動(dòng)的幅度及系統(tǒng)阻尼水平有夫，振蕩過程中擾動(dòng)源一直存在或在相當(dāng)長的時(shí)間段內(nèi)存在，例如幾十秒到幾分鐘。兩種機(jī)理振蕩的起因不同，需要采取的應(yīng)對措施也不同，因此有效地判別負(fù)阻尼振蕩和強(qiáng)迫振蕩對快速應(yīng)對低頻振蕩問題有重要意義。采用功率峰值的二次差分計(jì)算結(jié)果來區(qū)分負(fù)阻尼振蕩和強(qiáng)迫振蕩，是ー種可行的技術(shù)手段，而有效識別功率峰值是這ー技術(shù)手段可行的前提保證。

發(fā)明內(nèi)容
為克服上述缺陷，本發(fā)明提供了一種基于二次差分法判斷負(fù)阻尼振蕩與強(qiáng)迫振蕩的系統(tǒng)和方法，適合用以連續(xù)監(jiān)控電力系統(tǒng)中的低頻振蕩現(xiàn)象；當(dāng)電カ系統(tǒng)中發(fā)生低頻振蕩時(shí)可以根據(jù)功率曲線快速準(zhǔn)確找出功率峰值進(jìn)行二次差分計(jì)算，根據(jù)統(tǒng)計(jì)差分計(jì)算結(jié)果判斷出振蕩是由于系統(tǒng)阻尼為負(fù)而引發(fā)的負(fù)阻尼振蕩還是由于擾動(dòng)源的存在而引發(fā)的強(qiáng)迫振蕩。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種基于二次差分法判斷負(fù)阻尼振蕩與強(qiáng)迫振蕩的系統(tǒng)，其改進(jìn)之處在于，所述系統(tǒng)包括依次連接的功率峰值計(jì)算模塊、包絡(luò)線功率峰值提取単元、轉(zhuǎn)存單元、有效性確認(rèn)單元、預(yù)處理単元、二次差分計(jì)算單元和振蕩類型判定単元。本發(fā)明提供的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述功率峰值計(jì)算模塊包括電流突變量動(dòng)作檢測組件和接收其控制信號的定時(shí)計(jì)數(shù)器。本發(fā)明提供的第二優(yōu)選技術(shù)方案中，所述包絡(luò)線功率峰值提取単元包括并列設(shè)置的上包絡(luò)線功率峰值提取模塊和下包絡(luò)線功率峰值提取模塊。本發(fā)明提供的第三優(yōu)選技術(shù)方案中，所述轉(zhuǎn)存單元設(shè)置有存儲上、下包絡(luò)線功率峰值及相應(yīng)的時(shí)刻的功率峰值序列。本發(fā)明提供的第四優(yōu)選技術(shù)方案中，提供一種基于二次差分法判斷負(fù)阻尼振蕩與強(qiáng)迫振蕩的方法，其改進(jìn)之處在于，所述方法包括如下步驟(I).啟動(dòng)功率峰值計(jì)算；(2) 提取包絡(luò)線功率峰值；(3).將提取的包絡(luò)線功率峰值及相應(yīng)的時(shí)刻轉(zhuǎn)存在功率峰值序列中；
(4).確認(rèn)功率峰值的有效性；(5) 對功率峰值進(jìn)行預(yù)處理；(6).對功率峰值進(jìn)行二次差分計(jì)算；(7).根據(jù)ー階差分和ニ階差分的計(jì)算結(jié)果對振蕩類型進(jìn)行判定。本發(fā)明提供的第五優(yōu)選技術(shù)方案中，在所述步驟I中，利用所述電流突變量動(dòng)作檢測組件對電流突變量進(jìn)行檢測，若檢測出電流突變量，則向所述定時(shí)計(jì)數(shù)器發(fā)出控制命令，在設(shè)定時(shí)間段內(nèi)檢測擾動(dòng)源。本發(fā)明提供的第六優(yōu)選技術(shù)方案中，所述電流突變量動(dòng)作檢測組件依式(I)對電流突變量進(jìn)行檢測
權(quán)利要求
1.一種基于二次差分法判斷負(fù)阻尼振蕩與強(qiáng)迫振蕩的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括依次連接的功率峰值計(jì)算模塊、包絡(luò)線功率峰值提取単元、轉(zhuǎn)存單元、有效性確認(rèn)單元、預(yù)處理単元、二次差分計(jì)算單元和振蕩類型判定単元。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述功率峰值計(jì)算模塊包括電流突變量動(dòng)作檢測組件和接收其控制信號的定時(shí)計(jì)數(shù)器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述包絡(luò)線功率峰值提取単元包括并列設(shè)置的上包絡(luò)線功率峰值提取模塊和下包絡(luò)線功率峰值提取模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)存單元設(shè)置有存儲上、下包絡(luò)線功率峰值及相應(yīng)的時(shí)刻的功率峰值序列。
5.根據(jù)1-4項(xiàng)權(quán)利要求任ー項(xiàng)所述系統(tǒng)的基于二次差分法判斷負(fù)阻尼振蕩與強(qiáng)迫振蕩的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟 (1).啟動(dòng)功率峰值計(jì)算； (2).提取包絡(luò)線功率峰值； (3).將提取的包絡(luò)線功率峰值及相應(yīng)的時(shí)刻轉(zhuǎn)存在功率峰值序列中； (4).確認(rèn)功率峰值的有效性； (5).對功率峰值進(jìn)行預(yù)處理； (6).對功率峰值進(jìn)行二次差分計(jì)算； (7).根據(jù)ー階差分和ニ階差分的計(jì)算結(jié)果對振蕩類型進(jìn)行判定。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，在所述步驟I中，利用所述電流突變量動(dòng)作檢測組件對電流突變量進(jìn)行檢測，若檢測出電流突變量，則向所述定時(shí)計(jì)數(shù)器發(fā)出控制命令，在設(shè)定時(shí)間段內(nèi)檢測擾動(dòng)源。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述電流突變量動(dòng)作檢測組件依式(I)對電流突變量進(jìn)行檢測│(in-in-N)-(in-N-in-2N)││≥Idset(1) 其中，i為實(shí)時(shí)電流采樣值；n為采樣點(diǎn)序號；N為數(shù)據(jù)采樣周期；Idsrt為電流突變量啟動(dòng)設(shè)定值。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，在所述步驟2中，所述上包絡(luò)線功率峰值提取模塊和所述下包絡(luò)線功率峰值提取模塊分別對上包絡(luò)線功率峰值和下包絡(luò)線功率峰值進(jìn)行提取。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在干，所述上包絡(luò)線功率峰值提取模塊根據(jù)式(2)對上包絡(luò)線功率峰值進(jìn)行提取
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述上包絡(luò)線功率峰值提取模塊根據(jù)式(3)對上包絡(luò)線功率峰值進(jìn)行提取
11.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，在所述步驟3中，所述轉(zhuǎn)存単元根據(jù)式(4)和式(5)將提取的上、下包絡(luò)線功率峰值及相應(yīng)的時(shí)刻轉(zhuǎn)存在功率峰值序列中；
12.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，在所述步驟4中，根據(jù)式(6)確認(rèn)功率峰值的有效性；
13.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，在所述步驟5中，利用功率峰值的波峰減去波谷，得到式(7)； Pr (k) = Pj(k)-pM(k)(7) 其中，匕(k)為計(jì)算用功率峰值序列。
14.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，在所述步驟6中，利用式(8)進(jìn)行ー階差分和ニ階差分的計(jì)算；
15.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，在所述步驟7中，根據(jù)式(9)至式(12)對振蕩類型進(jìn)行判定，式(9)為強(qiáng)迫振蕩的判斷根據(jù)，式(10)為負(fù)阻尼振蕩的判斷根據(jù)，式(11)為等幅振蕩的判斷根據(jù)，式(12)為零阻尼強(qiáng)迫振蕩的判斷根據(jù)； Q ≥ 2(9) N ≥ 2(10) R ≥ 3(11) MS 2(12) 其中，R為ー階差分為O的次數(shù),M為ニ階差分為O的次數(shù),N為ー階差分與ニ階差分的乘積為正的次數(shù)，Q為ー階差分與ニ階差分的乘積為負(fù)的次數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基于二次差分法判斷負(fù)阻尼振蕩與強(qiáng)迫振蕩的系統(tǒng)和方法，主要根據(jù)樞紐點(diǎn)、變電站母線電壓頻率或者聯(lián)絡(luò)線、發(fā)電機(jī)出口、發(fā)電廠出口的有功功率信號曲線，通過電流突變量觸發(fā)啟動(dòng)計(jì)算，采樣比較法找出信號曲線的峰值，通過計(jì)算增幅振蕩開始的最初幾個(gè)或十幾個(gè)周波內(nèi)峰值功率的一次差分和二次差分值，比較二者的符號若二者同號時(shí)為負(fù)阻尼振蕩，若二者異號時(shí)為強(qiáng)迫振蕩，監(jiān)控主機(jī)根據(jù)振蕩性質(zhì)給出相應(yīng)的報(bào)警信號，以便調(diào)度運(yùn)行人員快速采取抑制低頻振蕩的措施，或直接發(fā)出抑制低頻振蕩措施指令，提高電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)性。
文檔編號G01R21/133GK102650657SQ20121010354
公開日2012年8月29日 申請日期2012年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月10日
發(fā)明者何鳳軍, 劉增煌, 朱方, 李文鋒, 李瑩, 王官宏, 賈文雙, 陶向宇 申請人:中國電力科學(xué)研究院