本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電力系統(tǒng)次/超同步振蕩廣域監(jiān)測(cè)方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，由于新能源發(fā)、輸電技術(shù)快速持續(xù)發(fā)展，各種電力電子設(shè)備或裝置，如雙饋風(fēng)機(jī)、直驅(qū)風(fēng)機(jī)、光伏發(fā)電、靜止同步補(bǔ)償器(STATCOM)、柔性直流輸電換流器，得到了廣泛的應(yīng)用，但是這些新型電力設(shè)備與電網(wǎng)相互作用也會(huì)引發(fā)危險(xiǎn)的次/超同步振蕩，影響電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行和供電質(zhì)量。此外，交流輸電系統(tǒng)中為了提高線(xiàn)路輸送能力與電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性，常采用串聯(lián)電容補(bǔ)償。但串聯(lián)電容補(bǔ)償也是引發(fā)電力系統(tǒng)次/超同步諧振或振蕩的主要原因之一。電力系統(tǒng)中出現(xiàn)的次/超同步振蕩,可能危及機(jī)組和電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，需進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)。

目前，次/超同步振蕩的監(jiān)測(cè)主要依靠機(jī)組當(dāng)?shù)氐呐ふ癖O(jiān)測(cè)與保護(hù)裝置。對(duì)于調(diào)度人員來(lái)說(shuō)，不能及時(shí)掌握系統(tǒng)層面的次/超同步振蕩相關(guān)信息，且不能在同一時(shí)刻捕捉到大規(guī)模電力系統(tǒng)不同地點(diǎn)的次/超同步振蕩的實(shí)時(shí)和/或動(dòng)態(tài)信息。調(diào)度人員只能在機(jī)組扭振監(jiān)測(cè)與保護(hù)裝置的數(shù)據(jù)經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)人員上報(bào)后，才能獲得次/超同步振蕩的相關(guān)信息，無(wú)法實(shí)現(xiàn)次同步振蕩的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)分析與全局預(yù)警。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少解決上述技術(shù)問(wèn)題之一。

為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種電力系統(tǒng)次/超同步振蕩廣域監(jiān)測(cè)方法，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并采取相應(yīng)的措施快速消除次/超振蕩對(duì)目標(biāo)電網(wǎng)的不利影響。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例公開(kāi)了一種電力系統(tǒng)次/超同步振蕩廣域監(jiān)測(cè)方法，包括以下步驟：將目標(biāo)電網(wǎng)劃分為多個(gè)分區(qū)，對(duì)所述多個(gè)分區(qū)分別設(shè)置監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)；采集所有監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的次/超同步電壓和次/超同步電流；對(duì)所有監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的次/超同步電壓和次/超同步電流進(jìn)行同步處理和同步狀態(tài)估計(jì)得到所述目標(biāo)電網(wǎng)的次/超同步振蕩情況；根據(jù)所述目標(biāo)電網(wǎng)的次/超同步振蕩情況進(jìn)行顯示，并根據(jù)預(yù)設(shè)的預(yù)警規(guī)則判斷所述目標(biāo)電網(wǎng)的次/超同步振蕩情況是否需要預(yù)警。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電力系統(tǒng)次/超同步振蕩廣域監(jiān)測(cè)方法，采用次/超監(jiān)測(cè)子站實(shí)時(shí)測(cè)量目標(biāo)電網(wǎng)中相應(yīng)節(jié)點(diǎn)的次/超同步電壓、電流相量，并將相量數(shù)據(jù)通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)輸送到監(jiān)測(cè)主站；監(jiān)測(cè)主站在接收各個(gè)監(jiān)測(cè)子站的信息后，進(jìn)行相量數(shù)據(jù)同步處理，通過(guò)次/超同步狀態(tài)估計(jì)得到的次/超同步電壓、電流信息來(lái)監(jiān)測(cè)全電網(wǎng)的次/超同步振蕩情況，進(jìn)而提供相應(yīng)的次/超同步振蕩全景顯示和預(yù)警功能，有助于調(diào)度人員實(shí)時(shí)掌握電網(wǎng)的運(yùn)行情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并采取相應(yīng)的措施快速消除次/超振蕩對(duì)系統(tǒng)的不利影響，為保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行提供了一種快捷、有效的手段。

另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的電力系統(tǒng)次/超同步振蕩廣域監(jiān)測(cè)方法，還可以具有如下附加的技術(shù)特征：

進(jìn)一步地，所述采集所有監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的次/超同步電壓和次/超同步電流進(jìn)一步包括：將所述所有監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)采集的三相電壓、電流信號(hào)轉(zhuǎn)化基波電壓、電流相量和各次次/超同步電壓、電流相量，并將相量數(shù)據(jù)打上同步時(shí)標(biāo)形成多個(gè)數(shù)據(jù)包。

進(jìn)一步地，所述對(duì)所有監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的次/超同步電壓和次/超同步電流進(jìn)行同步處理進(jìn)一步包括：根據(jù)所述多個(gè)數(shù)據(jù)包中包含的秒脈沖信息和每秒采樣序號(hào)將其置于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和/或歷史數(shù)據(jù)中對(duì)應(yīng)時(shí)標(biāo)位置，從而使得主站獲得各個(gè)時(shí)間斷面全局的次/超同步相量信息。

進(jìn)一步地，所述同步處理的步驟還包括：當(dāng)監(jiān)測(cè)出某個(gè)節(jié)點(diǎn)的通信延遲超過(guò)通信延遲閾值時(shí)，將通信狀況信息進(jìn)行報(bào)警和反饋；采用預(yù)濾波、零均值化和錯(cuò)點(diǎn)剔除方法，排除子站上送相量數(shù)據(jù)中出現(xiàn)的因干擾而導(dǎo)致的大誤差數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步地，所述同步狀態(tài)估計(jì)的步驟包括：基于電網(wǎng)拓?fù)浜湍Ｐ蛥?shù)，利用經(jīng)同步處理后的各節(jié)點(diǎn)測(cè)得的該模式節(jié)點(diǎn)電壓相量和支路電流相量，建立狀態(tài)估計(jì)量測(cè)方程，進(jìn)而求解該方程得到對(duì)應(yīng)次/超同步模式的狀態(tài)相量，最終得到所述目標(biāo)電網(wǎng)在相應(yīng)時(shí)間斷面和該次/超同步模式上的全局狀態(tài)。

本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種電力系統(tǒng)次/超同步振蕩廣域監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并采取相應(yīng)的措施快速消除次/超振蕩對(duì)目標(biāo)電網(wǎng)的不利影響。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例公開(kāi)了一種電力系統(tǒng)次/超同步振蕩廣域監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括：電網(wǎng)劃分模塊，用于對(duì)將目標(biāo)電網(wǎng)劃分為多個(gè)分區(qū)；多個(gè)監(jiān)測(cè)子站，所述多個(gè)監(jiān)測(cè)子站一一對(duì)應(yīng)地設(shè)置在所述多個(gè)分區(qū)中，所述多個(gè)監(jiān)測(cè)子站用于采集所述多個(gè)分區(qū)的次/超同步電壓和次/超同步電流；監(jiān)測(cè)主站，所述監(jiān)測(cè)主站和所述多個(gè)監(jiān)測(cè)子站相連，所述監(jiān)測(cè)主站用于對(duì)所有監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的次/超同步電壓和次/超同步電流進(jìn)行同步處理和同步狀態(tài)估計(jì)得到所述目標(biāo)電網(wǎng)的次/超同步振蕩情況，所述監(jiān)測(cè)主站還用于根據(jù)所述目標(biāo)電網(wǎng)的次/超同步振蕩情況進(jìn)行顯示，所述監(jiān)測(cè)主站還用于根據(jù)預(yù)設(shè)的預(yù)警規(guī)則判斷所述目標(biāo)電網(wǎng)的次/超同步振蕩情況是否需要預(yù)警。

進(jìn)一步地，所述多個(gè)監(jiān)測(cè)子站進(jìn)一步用于將所述所有監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)采集的三相電壓、電流信號(hào)轉(zhuǎn)化基波電壓、電流相量和各次次/超同步電壓、電流相量，并將相量數(shù)據(jù)打上同步時(shí)標(biāo)形成多個(gè)數(shù)據(jù)包，并將所述多個(gè)數(shù)據(jù)包發(fā)送給所述監(jiān)測(cè)主站。

進(jìn)一步地，所述監(jiān)測(cè)主站進(jìn)一步用于根據(jù)所述多個(gè)數(shù)據(jù)包中包含的秒脈沖信息和每秒采樣序號(hào)將其置于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和/或歷史數(shù)據(jù)中對(duì)應(yīng)時(shí)標(biāo)位置，從而使得主站獲得各個(gè)時(shí)間斷面全局的次/超同步相量信息。

進(jìn)一步地，所述監(jiān)測(cè)主站還用于：當(dāng)監(jiān)測(cè)出某個(gè)節(jié)點(diǎn)的通信延遲超過(guò)通信延遲閾值時(shí)，將通信狀況信息進(jìn)行報(bào)警和反饋；采用預(yù)濾波、零均值化和錯(cuò)點(diǎn)剔除方法，排除子站上送相量數(shù)據(jù)中出現(xiàn)的因干擾而導(dǎo)致的大誤差數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步地，所述監(jiān)測(cè)主站還用于：基于電網(wǎng)拓?fù)浜湍Ｐ蛥?shù)，利用經(jīng)同步處理后的各節(jié)點(diǎn)測(cè)得的該模式節(jié)點(diǎn)電壓相量和支路電流相量，建立狀態(tài)估計(jì)量測(cè)方程，進(jìn)而求解該方程得到對(duì)應(yīng)次/超同步模式的狀態(tài)相量，最終得到所述目標(biāo)電網(wǎng)在相應(yīng)時(shí)間斷面和該次/超同步模式上的全局狀態(tài)。

本發(fā)明實(shí)施例的電力系統(tǒng)次/超同步振蕩廣域監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)與本發(fā)明實(shí)施例的電力系統(tǒng)次/超同步振蕩廣域監(jiān)測(cè)方法相同，不作贅述。

本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

附圖說(shuō)明

本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的電力系統(tǒng)的次/超同步諧波檢測(cè)方法的流程圖；

圖2是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的監(jiān)測(cè)框架的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的目標(biāo)電網(wǎng)的簡(jiǎn)單拓?fù)鋱D；

圖4是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的監(jiān)測(cè)主站的功能結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例的電力系統(tǒng)的次/超同步諧波檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類(lèi)似的標(biāo)號(hào)表示相同或類(lèi)似的元件或具有相同或類(lèi)似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

參照下面的描述和附圖，將清楚本發(fā)明的實(shí)施例的這些和其他方面。在這些描述和附圖中，具體公開(kāi)了本發(fā)明的實(shí)施例中的一些特定實(shí)施方式，來(lái)表示實(shí)施本發(fā)明的實(shí)施例的原理的一些方式，但是應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的實(shí)施例的范圍不受此限制。相反，本發(fā)明的實(shí)施例包括落入所附加權(quán)利要求書(shū)的精神和內(nèi)涵范圍內(nèi)的所有變化、修改和等同物。

以下結(jié)合附圖描述本發(fā)明。

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的電力系統(tǒng)次/超同步振蕩廣域監(jiān)測(cè)方法的流程圖。如圖1所示，一種電力系統(tǒng)次/超同步振蕩廣域監(jiān)測(cè)方法，包括以下步驟：

S1：將目標(biāo)電網(wǎng)劃分為多個(gè)分區(qū)，對(duì)多個(gè)分區(qū)分別設(shè)置監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)。

具體地，將目標(biāo)電網(wǎng)中的線(xiàn)路、變電站等抽象為“圖”，建立電網(wǎng)拓?fù)淠Ｐ?。如圖2所示，目標(biāo)電網(wǎng)中每條母線(xiàn)等效為一個(gè)節(jié)點(diǎn)，兩節(jié)點(diǎn)之間的線(xiàn)路等效為Π形等值電路。對(duì)于實(shí)際中較為復(fù)雜的目標(biāo)電網(wǎng)，可根據(jù)目標(biāo)電網(wǎng)中變電站分布情況及電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),將復(fù)雜的電力網(wǎng)絡(luò)劃分為若干個(gè)分區(qū)。根據(jù)劃分后的各個(gè)分區(qū)，確定電力網(wǎng)絡(luò)中需要重點(diǎn)監(jiān)測(cè)的節(jié)點(diǎn)，即找出目標(biāo)電網(wǎng)中的核心節(jié)點(diǎn)，并分析各核心節(jié)點(diǎn)之間的連接狀態(tài)。根據(jù)實(shí)際電網(wǎng)情況，可以在每個(gè)節(jié)點(diǎn)處裝設(shè)次/超同步相量測(cè)量裝置，也可以根據(jù)監(jiān)控需要，在核心節(jié)點(diǎn)處裝設(shè)次/超同步相量測(cè)量裝置，以降低系統(tǒng)成本。對(duì)抽象后的電網(wǎng)拓?fù)淠Ｐ椭忻恳粋€(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行編號(hào)，記為：節(jié)點(diǎn)1，節(jié)點(diǎn)2，…節(jié)點(diǎn)i，…節(jié)點(diǎn)j，…節(jié)點(diǎn)M，其中M為目標(biāo)電網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)，i,j為其中任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，i＝1,2,...,M,j＝1,2,...,M,i≠j。

本發(fā)明的實(shí)施例中采用的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)包括各支路的電阻、電抗，以及節(jié)點(diǎn)對(duì)地電納。將目標(biāo)電網(wǎng)中的線(xiàn)路等效為Π形電路，如附圖3所示，其中，C_i、C_j分別表示節(jié)點(diǎn)i,j處的對(duì)地電容；R_ij、L_ij分別表示連接節(jié)點(diǎn)i,j支路的電阻和電感。

電網(wǎng)狀態(tài)變量包括各節(jié)點(diǎn)的次/超同步電壓和各支路的次/超同步電流。對(duì)于特定次/超同步振蕩而言，設(shè)目標(biāo)電網(wǎng)各個(gè)節(jié)點(diǎn)處的次/超同步電壓相量分別為規(guī)定注入節(jié)點(diǎn)的電流方向?yàn)檎较?，?duì)于任意節(jié)點(diǎn)i處對(duì)應(yīng)次/超同步電流為其中，k＝1,2,...,n表示與節(jié)點(diǎn)i相連的第k條支路，n為與節(jié)點(diǎn)i相連的總支路數(shù)。對(duì)于連接任意兩節(jié)點(diǎn)i,j的支路，記該支路次/超同步電流為規(guī)定由節(jié)點(diǎn)i流向節(jié)點(diǎn)j為電流正方向。

S2：采集所有監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的次/超同步電壓和次/超同步電流。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，為了準(zhǔn)確獲取目標(biāo)電網(wǎng)不同地點(diǎn)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)次/超同步振蕩信息，次/超同步相量測(cè)量單元十分重要。次/超同步相量測(cè)量單元安裝在目標(biāo)電網(wǎng)的各個(gè)節(jié)點(diǎn)處，通過(guò)采集目標(biāo)電網(wǎng)中各節(jié)點(diǎn)電壓、電流相量，可實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)電網(wǎng)的連續(xù)監(jiān)測(cè)，為監(jiān)測(cè)主站監(jiān)視和控制次/超同步振蕩提供可靠的量測(cè)數(shù)據(jù)。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，次/超同步相量測(cè)量單元作為監(jiān)測(cè)子站，主要采集目標(biāo)電網(wǎng)中各節(jié)點(diǎn)電壓、電流相量。次/超同步相量測(cè)量單元的輸入信號(hào)為其安裝點(diǎn)處的三相電壓和所有相連支路的三相電流。

次/超同步相量測(cè)量單元的主要功能是將采集的三相電壓、電流信號(hào)轉(zhuǎn)化基波電壓、電流相量和各次次/超同步電壓、電流相量，并將相量數(shù)據(jù)打上精確的同步時(shí)標(biāo)，然后遵循一定通信協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)打包，最后發(fā)送到監(jiān)測(cè)主站。

次/超同步相量測(cè)量單元輸出的相量數(shù)據(jù)包括：安裝節(jié)點(diǎn)的基波和各次次/超同步電壓相量，接入所在節(jié)點(diǎn)的所有支路的基波和各次次/超同步電流相量，其中相量可采用a,b,c三相相量，也可以是正負(fù)零序相量。

次/超同步相量測(cè)量單元的布點(diǎn)問(wèn)題涉及到次/超同步振蕩廣域監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的可靠性與經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題，因此需綜合考慮技術(shù)/經(jīng)濟(jì)性。基本的布點(diǎn)原則是應(yīng)反映目標(biāo)電網(wǎng)次/超同步振蕩的動(dòng)態(tài)可觀(guān)性。因此，在本發(fā)明中，根據(jù)各電網(wǎng)的具體情況，可以只在核心節(jié)點(diǎn)處裝設(shè)次/超同步相量測(cè)量單元；也可以在重要節(jié)點(diǎn)、系統(tǒng)薄弱節(jié)點(diǎn)、對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性要求較高的節(jié)點(diǎn)等處布設(shè)較多的次/超同步相量測(cè)量單元；還可以在超過(guò)一定電壓等級(jí)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)處均裝設(shè)次/超同步相量測(cè)量單元。

S3：對(duì)所有監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的次/超同步電壓和次/超同步電流進(jìn)行同步處理和同步狀態(tài)估計(jì)得到目標(biāo)電網(wǎng)的次/超同步振蕩情況。

具體地，監(jiān)測(cè)主站的功能如圖4所示，監(jiān)測(cè)主站對(duì)從各監(jiān)測(cè)子站發(fā)來(lái)的帶時(shí)標(biāo)的次/超同步相量數(shù)據(jù)進(jìn)行“同步對(duì)齊”操作，即根據(jù)相量數(shù)據(jù)包中包含的秒脈沖信息和每秒采樣序號(hào)將其置于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和/或歷史數(shù)據(jù)中對(duì)應(yīng)時(shí)標(biāo)位置，從而使得主站獲得各個(gè)時(shí)間斷面全局的次/超同步相量信息。當(dāng)電網(wǎng)中存在多個(gè)次/超同步模態(tài)時(shí)，還需將各子站的相量數(shù)據(jù)“分揀”置于對(duì)應(yīng)的次/超同步模態(tài)數(shù)據(jù)列中，以利于后續(xù)狀態(tài)估計(jì)。監(jiān)測(cè)主站建立、構(gòu)造和維護(hù)實(shí)時(shí)和歷史兩級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)，并按照同步時(shí)間序列對(duì)相量數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、檢索等操作。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，同步處理的步驟還包括：

當(dāng)監(jiān)測(cè)出某個(gè)節(jié)點(diǎn)的通信延遲超過(guò)通信延遲閾值時(shí)，將通信狀況信息進(jìn)行報(bào)警和反饋；

采用預(yù)濾波、零均值化和錯(cuò)點(diǎn)剔除方法，排除子站上送相量數(shù)據(jù)中出現(xiàn)的因干擾而導(dǎo)致的大誤差數(shù)據(jù)。

如圖3所示，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，針對(duì)任一次/超同步振蕩模式的狀態(tài)估計(jì)包括以下內(nèi)容：

設(shè)定狀態(tài)變量為：目標(biāo)電網(wǎng)中對(duì)應(yīng)該振蕩模式的節(jié)點(diǎn)電壓相量和支路電流相量

建立量測(cè)方程組，包括

電壓量測(cè)方程：

電流量測(cè)方程：

整體量測(cè)方程

將電壓量測(cè)方程和電流量測(cè)方程寫(xiě)成如下矩陣形式：

AX-Z＝0

其中，為狀態(tài)變量列向量；A為系數(shù)矩陣，Z為量測(cè)值列向量；在上述表達(dá)式中，狀態(tài)變量以及量測(cè)值均為相量，在求解過(guò)程中需將狀態(tài)變量以及量測(cè)值分解為相量幅值和相角，或者實(shí)部和虛部的表達(dá)形式。

設(shè)目標(biāo)函數(shù)為f(X)＝ξ^TWξ,ξ＝AX-Z

其中ξ為量測(cè)向量；W為權(quán)重矩陣，可根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際情況設(shè)定。

因此狀態(tài)估計(jì)的最優(yōu)化問(wèn)題即為根據(jù)上述量測(cè)方程和量測(cè)值，求解目標(biāo)函數(shù)達(dá)到最小值的狀態(tài)變量，即：min f(X)

對(duì)于狀態(tài)估計(jì)最優(yōu)化問(wèn)題的求解，常采用狀態(tài)估計(jì)算法實(shí)現(xiàn)。對(duì)于一般正常條件下的電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)，可選用常見(jiàn)算法，如牛頓－拉夫遜法、快速分解法；對(duì)于病態(tài)條件下的電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)可采用最優(yōu)乘子法；且實(shí)現(xiàn)方法多樣。

S4：根據(jù)目標(biāo)電網(wǎng)的次/超同步振蕩情況進(jìn)行顯示，并根據(jù)預(yù)設(shè)的預(yù)警規(guī)則判斷目標(biāo)電網(wǎng)的次/超同步振蕩情況是否需要預(yù)警。

具體地，監(jiān)測(cè)主站通過(guò)次/超同步振蕩全景顯示功能展示電網(wǎng)全局的次/超同步運(yùn)行狀態(tài)；具體地，在本發(fā)明實(shí)施例中，具體功能包括：

通過(guò)分析接收到的量測(cè)信息，畫(huà)出目標(biāo)電網(wǎng)的拓?fù)鋱D；

基于上述次/超同步狀態(tài)估計(jì)，將目標(biāo)電網(wǎng)中的各階次/超同步電壓、電流等目標(biāo)電網(wǎng)的狀態(tài)相量在相應(yīng)節(jié)點(diǎn)和支路處按照一定的參考方向表示出來(lái)，形成次/超同步振蕩的狀態(tài)分布圖；

基于次/超同步振蕩電壓、電流，計(jì)算各階次/超同步功率，顯示次/超同步潮流圖，呈現(xiàn)該潮流的輸出節(jié)點(diǎn)(源)和吸收節(jié)點(diǎn)(匯)，以及在電網(wǎng)上的流向和分布，供調(diào)度運(yùn)行人員了解次/超同步振蕩的整體路徑；

將次/超同步振蕩分析結(jié)果以曲線(xiàn)和表格形式顯示到調(diào)度員操作界面，有助于調(diào)度員更加清晰地判斷分析。

監(jiān)測(cè)主站通過(guò)分析目標(biāo)電網(wǎng)的狀態(tài)相量，結(jié)合相應(yīng)的安全預(yù)警判據(jù),通過(guò)閃爍告警等方式提示目標(biāo)電網(wǎng)發(fā)生次/超同步振蕩，并向相關(guān)部門(mén)發(fā)出緊急信號(hào)，報(bào)告危險(xiǎn)情況，及時(shí)采取相應(yīng)措施，最大程度地減小次/超同步振蕩對(duì)系統(tǒng)的影響。

具體地，在本發(fā)明實(shí)施例中，為實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)主站次/超同步振蕩預(yù)警功能典型的安全預(yù)警判據(jù)主要包括：

幅值判據(jù)：設(shè)置目標(biāo)電網(wǎng)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)處的次/超同步電壓閾值為U₁₀、U₂₀、…、U_i0、…、U_M0，對(duì)于任意節(jié)點(diǎn)i處的電流閾值為I_i10、I_i20、…、I_ik0、…、I_in0。分別將各節(jié)點(diǎn)處次/超同步電壓幅值U_i、電流幅值I_ik與相應(yīng)的閾值比較，若滿(mǎn)足U_i>U_i0、I_ik>I_ik0，即表示次/超同步電壓電流幅值越限，則發(fā)出預(yù)警信號(hào)。

不穩(wěn)定判據(jù)或發(fā)散判據(jù)：估算各節(jié)點(diǎn)電壓、電流幅值的發(fā)散率，判斷是否收斂，可采用典型的峰值計(jì)算，Prony方法實(shí)現(xiàn)。當(dāng)判定電壓、電流幅值發(fā)散時(shí)，發(fā)出預(yù)警信號(hào)。

頻率判據(jù)：設(shè)系統(tǒng)中各節(jié)點(diǎn)處發(fā)電機(jī)組軸系次/超扭振頻率為f_im(i＝1,2,...,N，N表示系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)組的個(gè)數(shù)，m＝1,2，..,M_i,M_i表示該發(fā)電機(jī)的模態(tài)數(shù))，判斷系統(tǒng)頻率f與f_im的關(guān)系，當(dāng)滿(mǎn)足mod(|f±f_i0|,50)<ε時(shí)，表示系統(tǒng)頻率靠近某一發(fā)電機(jī)組軸系扭振頻率的互補(bǔ)頻率，則認(rèn)為該次/超同步振蕩可能激發(fā)較嚴(yán)重的發(fā)電機(jī)軸系扭振，監(jiān)測(cè)主站發(fā)出預(yù)警信號(hào)。其中，ε為較小的數(shù)值，其大小可根據(jù)系統(tǒng)特性設(shè)定。

振蕩源辨識(shí)：設(shè)節(jié)點(diǎn)電壓、電流次/超同步相量幅值和相角分別為：I_m、U_m、計(jì)算與節(jié)點(diǎn)電壓、電流次/超同步分量頻率相同的系統(tǒng)阻抗，計(jì)算表達(dá)式如下：

判斷系統(tǒng)阻抗實(shí)部虛部的極性，若滿(mǎn)足R<0且X<0，則可判斷該節(jié)點(diǎn)處包含有振蕩源，監(jiān)測(cè)主站發(fā)出預(yù)警信號(hào)。

本發(fā)明實(shí)施例還公開(kāi)了一種力系統(tǒng)次/超同步振蕩廣域監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。如圖5所示，一種力系統(tǒng)次/超同步振蕩廣域監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括：電網(wǎng)劃分模塊210、多個(gè)監(jiān)測(cè)子站220和監(jiān)測(cè)主站230。

其中，電網(wǎng)劃分模塊210用于對(duì)將目標(biāo)電網(wǎng)劃分為多個(gè)分區(qū)。多個(gè)監(jiān)測(cè)子站220一一對(duì)應(yīng)地設(shè)置在多個(gè)分區(qū)中，多個(gè)監(jiān)測(cè)子站220用于采集多個(gè)分區(qū)的次/超同步電壓和次/超同步電流。監(jiān)測(cè)主站230和多個(gè)監(jiān)測(cè)子站220相連，用于對(duì)所有監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的次/超同步電壓和次/超同步電流進(jìn)行同步處理和同步狀態(tài)估計(jì)得到目標(biāo)電網(wǎng)的次/超同步振蕩情況。監(jiān)測(cè)主站230還用于根據(jù)目標(biāo)電網(wǎng)的次/超同步振蕩情況進(jìn)行顯示，監(jiān)測(cè)主站230還用于根據(jù)預(yù)設(shè)的預(yù)警規(guī)則判斷目標(biāo)電網(wǎng)的次/超同步振蕩情況是否需要預(yù)警。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)監(jiān)測(cè)子站220進(jìn)一步用于將所有監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)采集的三相電壓、電流信號(hào)轉(zhuǎn)化基波電壓、電流相量和各次次/超同步電壓、電流相量，并將相量數(shù)據(jù)打上同步時(shí)標(biāo)形成多個(gè)數(shù)據(jù)包，并將多個(gè)數(shù)據(jù)包發(fā)送給監(jiān)測(cè)主站230。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，監(jiān)測(cè)主站230進(jìn)一步用于根據(jù)多個(gè)數(shù)據(jù)包中包含的秒脈沖信息和每秒采樣序號(hào)將其置于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和/或歷史數(shù)據(jù)中對(duì)應(yīng)時(shí)標(biāo)位置，從而使得主站獲得各個(gè)時(shí)間斷面全局的次/超同步相量信息。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，監(jiān)測(cè)主站230還用于：當(dāng)監(jiān)測(cè)出某個(gè)節(jié)點(diǎn)的通信延遲超過(guò)通信延遲閾值時(shí)，將通信狀況信息進(jìn)行報(bào)警和反饋；采用預(yù)濾波、零均值化和錯(cuò)點(diǎn)剔除方法，排除子站上送相量數(shù)據(jù)中出現(xiàn)的因干擾而導(dǎo)致的大誤差數(shù)據(jù)。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，監(jiān)測(cè)主站230還用于：基于電網(wǎng)拓?fù)浜湍Ｐ蛥?shù)，利用經(jīng)同步處理后的各節(jié)點(diǎn)測(cè)得的該模式節(jié)點(diǎn)電壓相量和支路電流相量，建立狀態(tài)估計(jì)量測(cè)方程，進(jìn)而求解該方程得到對(duì)應(yīng)次/超同步模式的狀態(tài)相量，最終得到目標(biāo)電網(wǎng)在相應(yīng)時(shí)間斷面和該次/超同步模式上的全局狀態(tài)。

需要說(shuō)明的是，本發(fā)明實(shí)施例的次/超同步振蕩廣域監(jiān)測(cè)系統(tǒng)屬于一個(gè)完整的系統(tǒng)整體，包括監(jiān)測(cè)主站和監(jiān)測(cè)子站，監(jiān)測(cè)子站和監(jiān)測(cè)主站系統(tǒng)均可以是一個(gè)獨(dú)立的裝置，或者也可以嵌在現(xiàn)有的軟件系統(tǒng)中。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)方法多樣。

另外，本發(fā)明實(shí)施例的電力系統(tǒng)次/超同步振蕩廣域監(jiān)測(cè)方法和系統(tǒng)的其它構(gòu)成以及作用對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言都是已知的，為了減少冗余，不做贅述。

在本說(shuō)明書(shū)的描述中，參考術(shù)語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說(shuō)明書(shū)中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解：在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同限定。