工頻量測(cè)中偽振蕩的判定及避免方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及電力領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種工頻量測(cè)中偽振蕩的判定及避免方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國(guó)電力系統(tǒng)已進(jìn)入大機(jī)組、長(zhǎng)距離、特高壓、交直流混聯(lián)及新能源高滲透率的廣 域互聯(lián)時(shí)代，電網(wǎng)運(yùn)行中的不確定性及動(dòng)態(tài)特性日趨復(fù)雜。
[0003] 直流輸電在遠(yuǎn)距離、大容量輸電方面具有很大優(yōu)勢(shì)，是電力資源優(yōu)化配置的重要 手段。但直流輸電在其換流過程中會(huì)產(chǎn)生大量諧波。風(fēng)電、光伏等大量可再生能源的開發(fā)利 用通過電力電子裝置(設(shè)備)接入電網(wǎng)，其換流及控制過程同樣會(huì)產(chǎn)生大量諧波和間諧波。
[0004] 同步相量測(cè)量裝置(PMU)的測(cè)量精度對(duì)電網(wǎng)復(fù)雜故障的發(fā)現(xiàn)與分析具有重要意 義。調(diào)控人員對(duì)電網(wǎng)低頻振蕩、次同步振蕩的監(jiān)測(cè)分析主要依賴于PMU裝置上送的數(shù)據(jù)。PMU 裝置如果對(duì)諧波和間諧波處理不當(dāng)，有可能導(dǎo)致基波測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)偽振蕩，給調(diào)控運(yùn)行人 員造成電網(wǎng)中存在低頻振蕩或次同步振蕩的假象，從而導(dǎo)致其對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的誤判，引 起嚴(yán)重后果。
[0005] 目前，電網(wǎng)調(diào)控運(yùn)行人員很難分辨電網(wǎng)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)振蕩是由于量測(cè)原因引起的偽振 蕩還是真實(shí)的電網(wǎng)振蕩。近期我國(guó)已有部分直流換流站內(nèi)電壓、電流相量及功率測(cè)量結(jié)果 頻繁出現(xiàn)振蕩現(xiàn)象，導(dǎo)致調(diào)控人員誤判W為電網(wǎng)發(fā)生了低頻振蕩和次同步振蕩，并采取措 施降低直流功率，直接影響到了電力平衡和安全運(yùn)行。
[0006] 因此，針對(duì)PMU上送的振蕩數(shù)據(jù)，迫切需要給出一種可靠準(zhǔn)確的分析判別方法，區(qū) 分真實(shí)的電氣振蕩和量測(cè)原因?qū)е碌膫握袷?，避免偽振蕩現(xiàn)象干擾調(diào)控運(yùn)行人員對(duì)電網(wǎng)動(dòng) 態(tài)過程的正確感知。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明提供一種工頻量測(cè)中偽振蕩的判定及避免方法，W解決現(xiàn)有技術(shù)中的一項(xiàng) 或多項(xiàng)缺失。
[000引本發(fā)明提供一種工頻量測(cè)中偽振蕩的判定方法，包括:計(jì)算一設(shè)定電網(wǎng)位置的基 波量測(cè)結(jié)果的振蕩頻率;提取所述基波量測(cè)結(jié)果中的電網(wǎng)基波頻率，并計(jì)算所述電網(wǎng)基波 頻率相對(duì)于一電網(wǎng)額定頻率的頻率偏移量;根據(jù)所述振蕩頻率、所述頻率偏移量及所述設(shè) 定電網(wǎng)位置的已知信號(hào)諧波次數(shù)Ξ者中的一個(gè)或多個(gè)判定所述基波量測(cè)結(jié)果中的振蕩是 否為偽振蕩。
[0009] -個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)所述振蕩頻率、所述頻率偏移量及所述設(shè)定電網(wǎng)位置的已知 信號(hào)諧波次數(shù)Ξ者中的一個(gè)或多個(gè)判定所述基波量測(cè)結(jié)果中的振蕩是否為偽振蕩，包括： 對(duì)所述頻率偏移量的絕對(duì)值和所述振蕩頻率進(jìn)行相關(guān)性分析，計(jì)算得到一相關(guān)系數(shù);判斷 所述相關(guān)系數(shù)是否大于一設(shè)定值;若是，則判定所述基波量測(cè)結(jié)果中的振蕩為偽振蕩。
[0010] -個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)所述振蕩頻率、所述頻率偏移量及所述設(shè)定電網(wǎng)位置的已知 信號(hào)諧波次數(shù)Ξ者中的一個(gè)或多個(gè)判定所述基波量測(cè)結(jié)果中的振蕩是否為偽振蕩，包括： 計(jì)算所述振蕩頻率和所述頻率偏移量的絕對(duì)值的比例系數(shù);判斷所述比例系數(shù)是否等于所 述基波量測(cè)結(jié)果所對(duì)應(yīng)采樣信號(hào)在所述電網(wǎng)額定頻率下單個(gè)基波周期內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù);若 是，則判定所述基波量測(cè)結(jié)果中的振蕩為偽振蕩。
[0011] -個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)所述振蕩頻率、所述頻率偏移量及所述設(shè)定電網(wǎng)位置的已知 信號(hào)諧波次數(shù)Ξ者中的一個(gè)或多個(gè)判定所述基波量測(cè)結(jié)果中的振蕩是否為偽振蕩，包括： 對(duì)所述頻率偏移量的絕對(duì)值和所述振蕩頻率進(jìn)行相關(guān)性分析，計(jì)算得到相關(guān)系數(shù);計(jì)算所 述振蕩頻率和所述頻率偏移量的絕對(duì)值的比例系數(shù);判斷是否所述比例系數(shù)等于所述基波 量測(cè)結(jié)果所對(duì)應(yīng)采樣信號(hào)在所述電網(wǎng)額定頻率下單個(gè)基波周期內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)且所述相關(guān) 系數(shù)大于一設(shè)定值;若是，則判定所述基波量測(cè)結(jié)果中的振蕩為偽振蕩。
[0012] -個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)所述振蕩頻率、所述頻率偏移量及所述設(shè)定電網(wǎng)位置的已知 信號(hào)諧波次數(shù)Ξ者中的一個(gè)或多個(gè)判定所述基波量測(cè)結(jié)果中振蕩是否為偽振蕩，包括:根 據(jù)所述基波量測(cè)結(jié)果的信號(hào)采樣頻率是否滿足采樣定理，所述偏移量是否為零，W及所述 基波量測(cè)結(jié)果所對(duì)應(yīng)采樣信號(hào)在所述電網(wǎng)額定頻率下單個(gè)基波周期內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)和所述 已知信號(hào)諧波次數(shù)的差值絕對(duì)值是否等于1，判斷所述基波量測(cè)結(jié)果中的振蕩是否為偽振 蕩；如果所述基波量測(cè)結(jié)果的信號(hào)采樣頻率不滿足采樣定理，所述偏移量不為零且所述基 波量測(cè)結(jié)果在所述電網(wǎng)額定頻率下單個(gè)基波周期內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)和所述已知信號(hào)諧波次數(shù) 的差值絕對(duì)值等于1，則判定所述基波量測(cè)結(jié)果中的振蕩為偽振蕩。
[0013] -個(gè)實(shí)施例中，所述設(shè)定電網(wǎng)位置為直流換流站;所述已知信號(hào)諧波次數(shù)包含11、 13、23、25、35及37。
[0014] -個(gè)實(shí)施例中，計(jì)算一設(shè)定電網(wǎng)位置的基波量測(cè)結(jié)果的振蕩頻率，包括:采用過零 法計(jì)算所述基波量測(cè)結(jié)果中振蕩的振蕩頻率。
[0015] -個(gè)實(shí)施例中，所述基波量測(cè)結(jié)果為電流信號(hào)。
[0016] 本發(fā)明還提供一種工頻量測(cè)中偽振蕩的避免方法，用于避免能夠利用上述各實(shí)施 例所述的方法判定的偽振蕩，包括:根據(jù)一設(shè)定電網(wǎng)位置確定一已知信號(hào)諧波次數(shù);根據(jù)所 述設(shè)定電網(wǎng)位置的基波量測(cè)采樣信號(hào)在電網(wǎng)額定頻率下單個(gè)基波周期內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)和所 述已知信號(hào)諧波次數(shù)的差值絕對(duì)值等于1，計(jì)算所述采樣點(diǎn)數(shù)的值;根據(jù)所述采樣點(diǎn)數(shù)的值 和所述電網(wǎng)基波頻率，計(jì)算得到能導(dǎo)致偽振蕩產(chǎn)生的采樣頻率;利用所述能導(dǎo)致偽振蕩產(chǎn) 生的采樣頻率之外的頻率對(duì)所述設(shè)定電網(wǎng)位置進(jìn)行工頻量測(cè)，W避免偽振蕩。
[0017] 本發(fā)明實(shí)施例的工頻量測(cè)中偽振蕩的判定方法，能夠快速判斷電網(wǎng)是真實(shí)地發(fā)生 了振蕩現(xiàn)象還是由于量測(cè)原因引起的虛假振蕩，避免因虛假的偽振蕩導(dǎo)致調(diào)控運(yùn)行人員誤 判，避免因調(diào)控運(yùn)行人員誤判而采取控制措施，影響電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，而且，本發(fā)明實(shí)施 例的偽振蕩判定方法簡(jiǎn)單有效。本發(fā)明實(shí)施例的工頻量測(cè)中偽振蕩的避免方法，能夠有效 避免工頻測(cè)量中產(chǎn)生偽振蕩，從而避免因虛假的偽振蕩導(dǎo)致調(diào)控運(yùn)行人員誤判，進(jìn)一步避 免因調(diào)控運(yùn)行人員誤判而采取控制措施而影響電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。
【附圖說明】
[0018] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可W 根據(jù)運(yùn)些附圖獲得其他的附圖。在附圖中：
[0019] 圖1是華北電網(wǎng)一換流站PMU上送的交流濾波器幅值曲線；
[0020] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例中工頻量測(cè)中偽振蕩的判定方法的流程示意圖；
[0021] 圖3是本發(fā)明一實(shí)施例中判斷基波量測(cè)結(jié)果中振蕩是否為偽振蕩方法的流程示意 圖；
[0022] 圖4是本發(fā)明另一實(shí)施例中判斷基波量測(cè)結(jié)果中振蕩是否為偽振蕩方法的流程示 意圖；
[0023] 圖5是本發(fā)明又一實(shí)施例中判斷基波量測(cè)結(jié)果中振蕩是否為偽振蕩方法的流程示 意圖；
[0024] 圖6是本發(fā)明再一實(shí)施例中判斷基波量測(cè)結(jié)果中振蕩是否為偽振蕩方法的流程示 意圖；
[002引圖7是PMU上送的A相電流幅值與頻率之間的對(duì)比曲線圖；
[0026] 圖8是PMU上送的幅值振蕩頻率與電網(wǎng)頻率波動(dòng)絕對(duì)值的對(duì)比曲線圖；
[0027] 圖9是交流濾波器A相電流信號(hào)的頻譜分析結(jié)果；
[0028] 圖10是本發(fā)明實(shí)施例的工頻量測(cè)中偽振蕩的避免方法的流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā) 明實(shí)施例做進(jìn)一步詳細(xì)說明。在此，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，但并 不作為對(duì)本發(fā)明的限定。
[0030] 本發(fā)明各實(shí)施例中，"電力系統(tǒng)"可指，由發(fā)電、供電（包括輸電、變電及配電）、用電 設(shè)施，W及為保證運(yùn)此設(shè)施正常運(yùn)行所需的繼電保護(hù)、安全自動(dòng)裝置、計(jì)量裝置、電力通信 設(shè)施、自動(dòng)化設(shè)施等構(gòu)成的整體。"低頻振蕩"可指，電力系統(tǒng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子角速度、轉(zhuǎn)速，W 及其他電氣量，例如線路功率、母線電壓等發(fā)生近似等幅、增幅或減幅的振蕩。因振蕩頻率 較低，一般在0. lHz-2.5Hz，故可稱為低頻振蕩。"工頻"可指電力工業(yè)的交流電標(biāo)準(zhǔn)頻率，在 我國(guó)可指50Hz。"諧波"可指頻率為工頻頻率整數(shù)倍的電壓或電流。"間諧波"可指頻率為工 頻頻率非整數(shù)倍的電壓或電流。"特征諧波"可指電力電子換流器在平衡狀態(tài)下工作時(shí)產(chǎn)生 的特定次數(shù)的諧波電流成份，例如12脈動(dòng)換流器在電網(wǎng)交流側(cè)和直流側(cè)分別產(chǎn)生12k±l次 和12k次的特征諧波，其中k為正整數(shù)。"采樣定理"可指，若連續(xù)信號(hào)x(t)是有限帶寬的，其 頻譜的最高頻率為fh，對(duì)x(t)抽樣時(shí)，若保證抽樣頻率fS含2fh，那么，可由采樣信號(hào)X(nTs) 恢復(fù)出x(t)，即x(nTs)保留了x(t)的全部信息。相量測(cè)量裝置(Phasor Measurement Unit， PMU)可用于進(jìn)行同步相量的測(cè)量和輸出W及進(jìn)行動(dòng)態(tài)記錄的裝置。PMU的核屯、特征可包括 基于標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)的同步相量測(cè)量、失去標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)的守時(shí)能力、PMU與主站之間能夠?qū)?時(shí)通信并遵循有關(guān)通信協(xié)議。
[0031] 圖1是華北電網(wǎng)一換流站PMU上送的交流濾波器幅值曲線。如圖1所示，該換流站的 PMU上送電流幅值計(jì)算結(jié)果存在明顯的振蕩。振蕩頻率在OHz~1.2Hz之間波動(dòng)，運(yùn)一振蕩頻 率在低頻振蕩范圍內(nèi)。如何判斷如圖1所示的振蕩現(xiàn)象是真實(shí)的電氣振蕩還是由于量測(cè)原 因?qū)е碌膫握袷?，直接關(guān)系到電網(wǎng)的運(yùn)行控制。然而，目前尚無有效的方法能夠?qū)\(yùn)類現(xiàn)象 是否為偽振蕩進(jìn)行判別。
[0032] 本發(fā)明的方法通過分析電網(wǎng)中信號(hào)的特征諧波及其在采樣信號(hào)中的反映 W及特 征諧波對(duì)基波測(cè)量的影響得到。在說明本發(fā)明工頻量測(cè)中偽振蕩的判定方法的具體實(shí)施方 式之前，需要預(yù)先說明本發(fā)明的構(gòu)思過程及本發(fā)明的方法之所W能夠?qū)嵤┑脑?。下面?W對(duì)直流換流站進(jìn)行工頻測(cè)量為例進(jìn)行說明本發(fā)明的創(chuàng)造過程，但并非用W限定本發(fā)明的 頭施。
[0033] 首先，分析直流換流站特征諧波及其在采樣信號(hào)中的反映。
[0034] 根據(jù)采樣定理，假如信號(hào)中包含高于fs/2的頻率成份f