一種基于形態(tài)學的電力系統(tǒng)低頻振蕩檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于形態(tài)學的電力系統(tǒng)低頻振蕩檢測方法，包含以下順序的步驟：采集電力系統(tǒng)電壓信號s；采用采樣頻率fs對采集到的電壓信號s進行采樣，得到電壓信號s在各采樣點的值；根據(jù)形態(tài)學的基本開、閉運算以及結(jié)構(gòu)元素，得到可以提取低頻振蕩信號的數(shù)學形態(tài)學濾波器；將電力系統(tǒng)信號的采樣值通過此形態(tài)學濾波器濾波之后，所得的輸出信號即為存在于電力系統(tǒng)信號中的低頻振蕩信號。本發(fā)明的方法，具有步驟簡單、計算量小、延時小、可靠性高等優(yōu)點，對于阻尼電力系統(tǒng)低頻振蕩信號以及多個電力系統(tǒng)低頻振蕩信號，都可以進行有效的檢測。
【專利說明】-種基于形態(tài)學的電力系統(tǒng)低頻振蕩檢測方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)的故障診斷領(lǐng)域，特別涉及一種基于形態(tài)學的電力系統(tǒng)低頻 振蕩檢測方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著大電網(wǎng)的互聯(lián)，系統(tǒng)中普遍存在低頻振蕩現(xiàn)象，發(fā)生電力系統(tǒng)低頻振蕩的可 能性和造成的危害性日益增加。隨著系統(tǒng)規(guī)模不斷增大，結(jié)構(gòu)愈發(fā)復雜，運行愈來愈接近臨 界點，使得電力系統(tǒng)振蕩失穩(wěn)問題變得越來越緊迫與顯著。近年來國內(nèi)外均發(fā)生過不同程 度的低頻振蕩現(xiàn)象，對系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行造成了嚴重的不良影響。
[0003] 電力系統(tǒng)低頻振蕩屬于電力系統(tǒng)動態(tài)小干擾穩(wěn)定性問題，發(fā)生原因可以歸納為如 下幾點：1)互聯(lián)電力系統(tǒng)機電模式阻尼過低引起低頻振蕩，這是目前被廣為接受的一種理 論；2)發(fā)電機的電磁慣性引起的低頻振蕩；3)電力系統(tǒng)非線性奇異現(xiàn)象引起增幅性持續(xù)振 蕩；4)高增益的勵磁調(diào)節(jié)器引起的低頻振蕩；5)不適當?shù)目刂品绞剿鶎е碌牡皖l振蕩；6) 其他外部因素如電網(wǎng)長鏈型連接、弱互聯(lián)系統(tǒng)、區(qū)域功率嚴重不平衡、抽水蓄能電站以抽水 方式運行、直流控制系統(tǒng)、控制模式及交直流之間的相互作用等，負荷性質(zhì)等也是導致電力 系統(tǒng)低頻振蕩發(fā)生的誘因。
[0004] 目前低頻振蕩的研究方法一種是主要基于特征分析，受到系統(tǒng)模型和參數(shù)一 集運行方式的制約，而且特征值方法計算量大，占用內(nèi)存多，計算速度慢，受到電網(wǎng)規(guī)模 和數(shù)學模型階數(shù)的限制。另一種是基于對實測動態(tài)數(shù)據(jù)的分析，常有的有FFT，Prony， Hilbert-Huang分析等，這些方法可以克服特征值分析的不足，但是基于實測數(shù)據(jù)的研究工 作也有兩個主要的限制，一是缺乏現(xiàn)場數(shù)據(jù)，大量的研究都得靠計算機仿真來進行，這與實 際系統(tǒng)低頻振蕩過程存在很大的差異；即使有現(xiàn)場數(shù)據(jù)，通常也只是單一測量點上的數(shù)據(jù)， 有的系統(tǒng)也有多測量點的數(shù)據(jù)，但由于數(shù)據(jù)不同步，難以充分利用；二是缺乏應(yīng)用平臺，目 前的分析方法大多數(shù)是通過計算仿真或者實測數(shù)據(jù)離線分析來檢測其有效性，難以應(yīng)用于 電力系統(tǒng)的在線分析。目前低頻振蕩的分析和研究多局限在模式辨識。通常的做法是根據(jù) 實測數(shù)據(jù)計算低頻振蕩的頻率，然后再傳統(tǒng)的特征值分析結(jié)果中找尋對應(yīng)的模式及模態(tài)。 對于大系統(tǒng)，可能存在振蕩頻率的值非常接近的幾個模式，給辨識模式帶來很大的困難。同 一個模式當工況不同時，其振蕩頻率也不相同，若僅通過頻率信息判定振蕩模式，也可能導 致錯誤的結(jié)果。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點與不足，提供一種基于形態(tài)學的電力系統(tǒng) 低頻振蕩檢測方法，該方法延時小、可靠性高且能夠直接作用于時域信號。
[0006] 本發(fā)明的目的通過以下的技術(shù)方案實現(xiàn)：
[0007] -種基于形態(tài)學的電力系統(tǒng)低頻振蕩檢測方法，包含以下順序的步驟：
[0008] S1.采集電力系統(tǒng)電壓信號S ;
[0009] S2.采用采樣頻率fs對采集到的電壓信號s進行采樣，得到電壓信號s在各采樣 點的值；
[0010] S3.根據(jù)形態(tài)學的基本開、閉運算以及結(jié)構(gòu)元素，得到可以提取低頻振蕩信號的數(shù) 學形態(tài)學濾波器；
[0011] S4.將電力系統(tǒng)信號的采樣值通過此形態(tài)學濾波器濾波之后，所得的輸出信號即 為存在于電力系統(tǒng)信號中的低頻振蕩信號。
[0012] 步驟S2中，所述的形態(tài)學的基本開運算為 '

【權(quán)利要求】
1. 一種基于形態(tài)學的電力系統(tǒng)低頻振蕩檢測方法，其特征在于，包含以下順序的步 驟：
51. 米集電力系統(tǒng)電壓信號S ;
52. 采用采樣頻率fs對采集到的電壓信號s進行采樣，得到電壓信號s在各采樣點的 值；
53. 根據(jù)形態(tài)學的基本開、閉運算以及結(jié)構(gòu)元素，得到可以提取低頻振蕩信號的數(shù)學形 態(tài)學濾波器；
54. 將電力系統(tǒng)信號的采樣值通過此形態(tài)學濾波器濾波之后，所得的輸出信號即為存 在于電力系統(tǒng)信號中的低頻振蕩信號。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于形態(tài)學的電力系統(tǒng)低頻振蕩檢測方法，其特征在于：步 驟S2中，所述的形態(tài)學的基本開運算為
所述的形態(tài)學的基本閉運算為：
所述的數(shù)字形態(tài)學濾波器為0 = (S 〇 g · g+s · g 〇 g)/2 ; 其中，s為電壓信號的采樣值，o為形態(tài)開運算，?為形態(tài)閉運算，g是原點在中心長度 為半個基頻周期長的直線型結(jié)構(gòu)元素，〇是經(jīng)過該數(shù)學形態(tài)學濾波器的輸出信號；Θ和? 分別是數(shù)學形態(tài)學中的腐蝕運算和膨脹運算。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于形態(tài)學的電力系統(tǒng)低頻振蕩檢測方法，其特征在于，具 體包含以下順序的步驟： A、 采集電力系統(tǒng)電壓信號s，其中電壓信號s的基頻為50Hz，周期為20ms ; B、 采用采樣頻率fs對采集到的電壓信號s進行采樣，得到電壓信號s在各采樣點的值， 其中仁取3· 2KHZ ; C、 根據(jù)形態(tài)學的基本開、閉運算以及結(jié)構(gòu)元素，得到可以提取低頻振蕩信號的數(shù)學形 態(tài)學濾波器；
所述的形態(tài)學的基本開運算為 所述的形態(tài)學的基本閉運算為 所述的結(jié)構(gòu)元素為g = ΙΛ, 12，…，1^，1J ; 所述的數(shù)字形態(tài)學濾波器為〇 = (s 〇 g · g+s · g 〇 g)/2 ; 其中，s為電壓信號的采樣值，o為形態(tài)開運算，?為形態(tài)閉運算，g是原點在中心長度 1為半個基頻周期長的直線型結(jié)構(gòu)元素，1取l〇ms，〇是經(jīng)過該數(shù)學形態(tài)學濾波器的輸出信 號；一和?分別是數(shù)學形態(tài)學中的腐蝕運算和膨脹運算； D、 將電力系統(tǒng)信號的采樣值通過此形態(tài)學濾波器濾波之后，所得的輸出信號〇即為存 在于電力系統(tǒng)信號中的低頻振蕩信號。
【文檔編號】G01R31/08GK104155573SQ201410348770
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月21日
【發(fā)明者】吳青華, 朱潔, 李夢詩, 季天瑤 申請人:華南理工大學