一種基于s變換的電網(wǎng)低頻振蕩的可視化監(jiān)測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種電網(wǎng)低頻振蕩可視化實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方法，尤其是設(shè)及一種基于S變換 的電網(wǎng)低頻振蕩可視化實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電力系統(tǒng)的不斷擴(kuò)大W及大型電力系統(tǒng)互聯(lián)的增多，電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和特性 越來越復(fù)雜，低頻振蕩問題日益突顯。電力系統(tǒng)低頻振蕩影響著系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。電 網(wǎng)低頻振蕩的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)能夠?yàn)楹侠戆才烹娋W(wǎng)運(yùn)行方式提供依據(jù)，是避免低頻振蕩發(fā)生、提 高電網(wǎng)安全穩(wěn)定性的重要前提。
[000引近年來，基于全球定位系統(tǒng)的同步向量測(cè)量單元（Phasor Measurement Unit, PMU)得到大范圍推廣及應(yīng)用，形成廣域測(cè)量系統(tǒng)（Wide Area Measurement System, WAM巧。WAMS利用PMU實(shí)時(shí)同步采集電網(wǎng)不同地點(diǎn)的運(yùn)行狀態(tài)信息并上傳調(diào)度中 屯、，為電網(wǎng)低頻振蕩的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)提供了有利條件。
[0004] 目前電網(wǎng)調(diào)度人員進(jìn)行低頻振蕩在線監(jiān)測(cè)的方式是，利用PMU采集的數(shù)據(jù)直接繪 制低頻振蕩波形圖，人為地觀測(cè)波形圖所包含的振蕩特征信息。該種人工實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)低頻振 蕩的方法主要存在兩點(diǎn)問題：一是無法判斷振蕩模式的個(gè)數(shù)，而低頻振蕩可能只包含一個(gè) 振蕩模式，也可能是多個(gè)振蕩模式共同作用的結(jié)果；二是很難確定振蕩模式對(duì)應(yīng)的主導(dǎo)頻 率。往往有經(jīng)驗(yàn)的調(diào)度人員也很難直接利用振蕩波形快速分析出振蕩模式及其對(duì)應(yīng)頻率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題，就是提供一種基于S變換的電網(wǎng)低頻振蕩可視化監(jiān) 測(cè)方法，可繪制出振蕩信號(hào)的二維時(shí)頻圖供調(diào)度人員參考，該圖動(dòng)態(tài)直觀地顯示振蕩信號(hào) 頻率和幅值的實(shí)時(shí)信息，有利于調(diào)度人員簡單、準(zhǔn)確、快速地進(jìn)行低頻振蕩的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；此 夕F，本發(fā)明的方法還有助于減少計(jì)算時(shí)間。
[0006] 解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：
[0007] 一種基于S變換的電網(wǎng)低頻振蕩可視化監(jiān)測(cè)方法，其特征是包括W下步驟：
[000引 S1)實(shí)時(shí)采集PMU有功功率數(shù)據(jù)；
[0009] S2)利用S變換處理PMU實(shí)時(shí)采集的有功功率數(shù)據(jù)
[0010] 信號(hào)x(t)的S變換定義如下；
[0011]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于S變換的電網(wǎng)低頻振蕩可視化監(jiān)測(cè)方法，其特征是包括以下步驟： 51) 實(shí)時(shí)采集PMU有功功率數(shù)據(jù)； 52) 利用S變換處理PMU實(shí)時(shí)采集的有功功率數(shù)據(jù) 信號(hào)x(t)的S變換定義如下：
式中，t為時(shí)間，f為頻率，τ為高斯窗的中心，i為虛數(shù)單位； 對(duì)于長度為N的PMU數(shù)據(jù)，S變換的結(jié)果為一個(gè)N階復(fù)方陣，記為S矩陣，S = (sJNXN; 矩陣每一行的行數(shù)對(duì)應(yīng)一個(gè)頻率采樣點(diǎn)n，各行向量包含對(duì)應(yīng)頻率下的振蕩信息； 53) 分離出F矩陣的模矩陣，記為A= (ajk)MXN，滿足： ajk= IrJkI ; 54) 利用A矩陣數(shù)據(jù)繪制二維時(shí)頻圖，并每隔At = 20ms時(shí)間向前推移一次數(shù)據(jù)窗更 新圖像。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于S變換的電網(wǎng)低頻振蕩可視化監(jiān)測(cè)方法，其特征是：所 述的步驟S2中，S矩陣只計(jì)算頻率范圍0. 2~2. 5Hz的低頻振蕩范圍的采樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)的S矩 陣行向量，記為F矩陣，具體包括以下子步驟： S2-1)確定低頻振蕩范圍內(nèi)的頻率采樣點(diǎn) S矩陣的頻率采樣點(diǎn)η與頻率值f的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下：
式中，T為采樣時(shí)間間隔；N為采樣點(diǎn)數(shù)； 將f = 0. 2Hz代入上式計(jì)算出η的大小，所得結(jié)果用去尾法取整記為％; 將f = 2. 5Hz代入上式，計(jì)算結(jié)果用進(jìn)一法取整記為nmax; 因此，低頻振蕩范圍內(nèi)頻率采樣點(diǎn)滿足n e (η(ι，η_)，頻率采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)M = nmax-n(l+l ; S2-2)快速傅里葉變換，計(jì)算PMU實(shí)時(shí)采集的有功功率數(shù)據(jù)X = [X(l，. . .，xN_JT的離散 傅里葉頻譜X = [Xtl，…，XN_JT:
S2-3)對(duì)X進(jìn)行移位和加窗處理 移位步長為n，初值?。?，移位后的離散傅里葉頻譜向量為： Y [Xn， ，Xn-1，X〇，· · ·，Xn-1]; 窗函數(shù)對(duì)應(yīng)的向量G = Iigtl,. . .，gN_JT各元素計(jì)算如下：
得到向量B : B = YtXG ； S2-4)計(jì)算向量B= 的傅里葉反變換，得到F矩陣的第η-rid+l行數(shù)據(jù)，矩 陣F= (rjk)MXN中該行元素滿足：
S2-5)取η = n+1，重復(fù)步驟S2-3)~S2-4)計(jì)算下一行數(shù)據(jù)，直至計(jì)算出F矩陣各行 數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于S變換的電網(wǎng)低頻振蕩可視化監(jiān)測(cè)方法，其特征是： 所述的步驟S2-2)和S2-4)所述的快速傅里葉變換及其反變換的計(jì)算和步驟S4)中的圖形 顯不米用GPU進(jìn)行。
【專利摘要】一種基于S變換的電網(wǎng)低頻振蕩可視化監(jiān)測(cè)方法，其特征是包括以下步驟：S1)實(shí)時(shí)采集PMU有功功率數(shù)據(jù)；S2)利用S變換處理PMU實(shí)時(shí)采集的有功功率數(shù)據(jù)：S3)分離出F矩陣的模矩陣，記為A＝(ajk)M×N，滿足：ajk＝|rjk|；S4)利用A矩陣數(shù)據(jù)繪制二維時(shí)頻圖，并每隔Δt＝20ms時(shí)間向前推移一次數(shù)據(jù)窗更新圖像。本發(fā)明可繪制出振蕩信號(hào)的二維時(shí)頻圖供調(diào)度人員參考，該圖動(dòng)態(tài)直觀地顯示振蕩信號(hào)頻率和幅值的實(shí)時(shí)信息，有利于調(diào)度人員簡單、準(zhǔn)確、快速地進(jìn)行低頻振蕩的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；此外，本發(fā)明的方法還有助于減少計(jì)算時(shí)間。
【IPC分類】G01R31-00
【公開號(hào)】CN104749460
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510096859
【發(fā)明人】李世明, 溫柏堅(jiān), 郭文鑫, 向德軍, 余志文, 王彬, 林玥廷, 池麗娟
【申請(qǐng)人】廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力調(diào)度控制中心
【公開日】2015年7月1日
【申請(qǐng)日】2015年3月4日