本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)分析技術領域，更具體地，涉及一種發(fā)電機原動系統(tǒng)阻尼在線檢測方法。
背景技術：
超低頻振蕩是威脅電力系統(tǒng)安全運行的一個突出問題，當發(fā)生超低頻振蕩時，系統(tǒng)內(nèi)所有機組共同振蕩，頻率和功率也發(fā)生持續(xù)振蕩，嚴重威脅電網(wǎng)安全。超低頻振蕩是一次調(diào)頻過程中出現(xiàn)的穩(wěn)定問題，與發(fā)電機的原動機和調(diào)速系統(tǒng)密切相關，原動系統(tǒng)產(chǎn)生負阻尼是導致超低頻振蕩的重要原因之一。目前沒有對原動系統(tǒng)阻尼在線評估方法，使得超低頻振蕩的快速有效控制成為難題。本發(fā)明通過在線評估計算發(fā)電機原動系統(tǒng)的阻尼轉(zhuǎn)矩系數(shù)，能夠在線得到各發(fā)電機原動系統(tǒng)的阻尼情況，當系統(tǒng)發(fā)生超低頻振蕩時可以快速確定提供負阻尼的原動系統(tǒng)并將其調(diào)速器退出，使振蕩快速平息，以滿足電網(wǎng)安全需求。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明提供一種克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的發(fā)電機原動系統(tǒng)阻尼在線測量方法，通過計算電網(wǎng)流入發(fā)電機和發(fā)電機流入勵磁系統(tǒng)的耗散能量流來間接計算流入原動系統(tǒng)的原動耗散能量流，并在線計算發(fā)電機原動系統(tǒng)的阻尼轉(zhuǎn)矩系數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種發(fā)電機原動系統(tǒng)阻尼在線測量方法，包括以下步驟：
S1、計算電網(wǎng)流入發(fā)電機的發(fā)電機耗散能量流和單位阻尼耗散能量流；
S2、計算發(fā)電機流入勵磁系統(tǒng)的勵磁耗散能量流；
S3、根據(jù)電網(wǎng)流入發(fā)電機的耗散能量流和勵磁耗散能量流之差計算發(fā)電機流入原動系統(tǒng)的原動耗散能量流；
S4、對原動耗散能量流和單位阻尼耗散能量流分別進行線性擬合，并計算兩者斜率比，得到原動系統(tǒng)的阻尼轉(zhuǎn)矩系數(shù)。
作為優(yōu)選的，所述步驟S1具體包括：
S11、監(jiān)測電力系統(tǒng)振蕩后發(fā)電機的有功功率振幅，確定有功功率振幅穩(wěn)定的一段時間窗口；
S12、獲取該時間窗口內(nèi)發(fā)電機的有功功率P、無功功率Q、電壓U、頻率f，并進行濾波預處理；
S13、計算該時間窗口內(nèi)每個采樣點電網(wǎng)流入發(fā)電機的耗散能量流和每個采樣點單位阻尼耗散能量流。
作為優(yōu)選的，所述步驟S12具體包括：獲取該時間窗口內(nèi)發(fā)電機的有功功率P、無功功率Q、電壓U、頻率f；計算電壓U的自然對數(shù)lnU，對P、Q、lnU、f進行高通濾波，去除直流分量和低頻分量，得到相應偏差△P、△Q、△lnU、△f。
作為優(yōu)選的，所述步驟S13具體包括：
對時間窗口內(nèi)的每個采集樣點t，計算電網(wǎng)流入發(fā)電機的發(fā)電機耗散能量流：
式中，為時刻t電網(wǎng)流入發(fā)電機的的耗散能量流，ts為計算的起始時刻，初始值
對時間窗口內(nèi)每個采樣點t，計算單位阻尼耗散能量流：
式中，f0為額定頻率，為時刻t單位阻尼消耗能量流，ts為計算的起始時刻，初始值
作為優(yōu)選的，所述步驟S13進一步包括，當采樣數(shù)據(jù)為離散數(shù)據(jù)時，采樣周期為h，則：
電網(wǎng)流入發(fā)電機的發(fā)電機耗散能量流為：
式中，下標i表示對應變量在t＝ts+ih處的值，初始值
單位阻尼消耗能量流：
式中，下標i表示對應變量在t＝ts+ih處的值，初始值
作為優(yōu)選的，所述步驟S2包括：
S21、采集該段時間窗口內(nèi)發(fā)電機的勵磁電壓Ufd、勵磁電流Ifd并進行濾波預處理，得到勵磁電壓、勵磁電流的偏差量△Ufd、△Ifd；
S22、并計算計算機流入勵磁系統(tǒng)的勵磁耗散能量流。
作為優(yōu)選的，所述步驟S22具體包括：
對于每個時間窗口內(nèi)的每個采樣點t，計算發(fā)電機流入勵磁系統(tǒng)的勵磁耗散能量流：
式中，為時刻t發(fā)電機流入勵磁系統(tǒng)的勵磁耗散能量流，ts為計算的起始時刻，初始值
當采集數(shù)據(jù)為離散數(shù)據(jù)時，采集周期為h，發(fā)電機流入勵磁系統(tǒng)的勵磁耗散能量流為：
式中，下標i表示對應變量在t＝ts+ih處的值，初始值
作為優(yōu)選的，所述步驟S3具體包括：
根據(jù)電網(wǎng)流入發(fā)電機的耗散能量流和勵磁耗散能量流得到原動耗散能量流：
當采集數(shù)據(jù)為離散數(shù)據(jù)時，原動耗散能量流為：
本申請?zhí)岢鲆环N發(fā)電機原動系統(tǒng)阻尼在線檢測方法，通過計算電網(wǎng)流入發(fā)電機和發(fā)電機流入勵磁系統(tǒng)的耗散能量流來間接計算流入原動系統(tǒng)的原動耗散能量流，并在線計算發(fā)電機原動系統(tǒng)的阻尼轉(zhuǎn)矩系數(shù)，獲取各個發(fā)電機原動系統(tǒng)的阻尼情況，當系統(tǒng)發(fā)生超低頻振蕩時可以快速確定提供負阻尼的原動系統(tǒng)，并將其一次調(diào)頻退出，使振蕩可以快速平息，保證電網(wǎng)的安全性。
附圖說明
圖1為本發(fā)明實施例中的原動系統(tǒng)阻尼在線測量方法流程圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
圖1示出了一種發(fā)電機原動系統(tǒng)阻尼在線檢測方法，利用能量流方法計算發(fā)電機流入原動系統(tǒng)的耗散能量流，進而通過耗散能量流分析原動系統(tǒng)的阻尼作用。由于計算發(fā)電機流入原動系統(tǒng)的耗散能量流公式中很多變量在實際電網(wǎng)中無法測量或測量精度較低，因此本發(fā)明采取了間接計算的方法，通過計算電網(wǎng)流入發(fā)電機和發(fā)電機流入勵磁系統(tǒng)的耗散能量流來間接計算流入原動系統(tǒng)的耗散能量流。將得到的能量流進行線性擬合得到斜率即為流入原動系統(tǒng)的耗散功率，該功率與單位阻尼耗散功率的比值即為原動系統(tǒng)阻尼轉(zhuǎn)矩系數(shù)，具體包括以下步驟：
S1、計算電網(wǎng)流入發(fā)電機的發(fā)電機耗散能量流和單位阻尼耗散能量流；
S2、計算發(fā)電機流入勵磁系統(tǒng)的勵磁耗散能量流；
S3、根據(jù)發(fā)電機耗散能量流和勵磁耗散能量流之差計算發(fā)電機流入原動系統(tǒng)的原動耗散能量流；
S4、對原動耗散能量流和單位阻尼耗散能量流分別進行線性擬合，并計算兩者斜率比，得到原動系統(tǒng)的阻尼轉(zhuǎn)矩系數(shù),該值為正代表原動系統(tǒng)提供正阻尼，否則為負阻尼。
作為優(yōu)選的，所述步驟S1具體包括：
S11、監(jiān)測電力系統(tǒng)振蕩后發(fā)電機的有功功率振幅，確定有功功率振幅穩(wěn)定的一段時間窗口；
S12、獲取該時間窗口內(nèi)發(fā)電機的有功功率P、無功功率Q、電壓U、頻率f，并進行濾波預處理；其中P、Q分別為發(fā)電機發(fā)出的有功功率和無功功率，f為發(fā)電機所連母線處的頻率，U為發(fā)電機所連母線處電壓。
S13、計算該時間窗口內(nèi)每個采樣點電網(wǎng)流入發(fā)電機的發(fā)電機耗散能量流和每個采樣點單位阻尼耗散能量流。
作為優(yōu)選的，所述步驟S12具體包括：獲取該時間窗口內(nèi)發(fā)電機的有功功率P、無功功率Q、電壓U、頻率f；計算電壓U的自然對數(shù)lnU，對P、Q、lnU、f進行高通濾波，去除直流分量和低頻分量，得到相應偏差△P、△Q、△lnU、△f。
作為優(yōu)選的，所述步驟S13具體包括：
對時間窗口內(nèi)的每個采集樣點t，計算電網(wǎng)流入發(fā)電機的發(fā)電機耗散能量流：
式中，為時刻t電網(wǎng)流入發(fā)電機的的耗散能量流，ts為計算的起始時刻，初始值
當采樣數(shù)據(jù)為離散數(shù)據(jù)時，采樣周期為h，則：
電網(wǎng)流入發(fā)電機的發(fā)電機耗散能量流為：
式中，下標i表示對應變量在t＝ts+ih處的值，初始值
對時間窗口內(nèi)每個采樣點t，計算單位阻尼耗散能量流：
式中，f0為額定頻率，為時刻t單位阻尼消耗能量流，ts為計算的起始時刻，初始值
當數(shù)據(jù)為離散數(shù)據(jù)時，采樣周期為h時，單位阻尼消耗能量流：
式中，下標i表示對應變量在t＝ts+ih處的值，初始值
作為優(yōu)選的，所述步驟S2包括：
S21、采集該段時間窗口內(nèi)發(fā)電機的勵磁電壓Ufd、勵磁電流Ifd并進行濾波預處理，得到勵磁電壓、勵磁電流的偏差量△Ufd、△Ifd；Ufd、Ifd分別為勵磁電壓、流入發(fā)電機勵磁繞組的勵磁電流。
S22、并計算計算機流入勵磁系統(tǒng)的勵磁耗散能量流。
作為優(yōu)選的，所述步驟S22具體包括：
對于每個時間窗口內(nèi)的每個采樣點t，計算發(fā)電機流入勵磁系統(tǒng)的勵磁耗散能量流：
式中，為時刻t發(fā)電機流入勵磁系統(tǒng)的勵磁耗散能量流，ts為計算的起始時刻，初始值
當采集數(shù)據(jù)為離散數(shù)據(jù)時，采集周期為h，發(fā)電機流入勵磁系統(tǒng)的勵磁耗散能量流為：
式中，下標i表示對應變量在t＝ts+ih處的值，初始值
作為優(yōu)選的，所述步驟S3具體包括：
根據(jù)電網(wǎng)流入發(fā)電機的耗散能量流和勵磁耗散能量流的得到原動耗散能量流：
當采集數(shù)據(jù)為離散數(shù)據(jù)時，原動耗散能量流為：
最后，對發(fā)電機流入原動系統(tǒng)的耗散能量流和單位阻尼耗散能量流分別進行線性擬合，得到擬合結(jié)果WpmD≈kpmt+cpm，使WpmD＝kpmt+cpm，計算兩者斜率比值即為發(fā)電機原動系統(tǒng)的阻尼轉(zhuǎn)矩系數(shù)。
本申請?zhí)岢鲆环N發(fā)電機原動系統(tǒng)阻尼在線檢測方法，通過計算電網(wǎng)流入發(fā)電機和發(fā)電機流入勵磁系統(tǒng)的耗散能量流來間接計算流入原動系統(tǒng)的原動耗散能量流，并在線計算發(fā)電機原動系統(tǒng)的阻尼轉(zhuǎn)矩系數(shù)，獲取各個發(fā)電機原動系統(tǒng)的阻尼情況，當系統(tǒng)發(fā)生超低頻振蕩時可以快速確定提供負阻尼的原動系統(tǒng)，并將其一次調(diào)頻退出，使振蕩可以快速平息，保證電網(wǎng)的安全性。
最后，本申請的方法僅為較佳的實施方案，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。