基于力矩分解法识别负阻尼低频振荡的方法

摘要

本发明属于电力系统领域，具体涉及一种基于力矩分解法识别由发电机励磁控制系统引发的负阻尼低频振荡问题的实现方法。该实现方法包括发电机次暂态电势E′_q的计算和发电机速度偏差Δω的确定，其中发电机速度偏差Δω根据发电机内电势E_Q的频率计算获取，通过比较发电机次暂态电势ΔE′_q及发电机速度偏差Δω的相位关系，判断该机组的励磁系统对于互联电网中某个振荡模式提供的阻尼为正或者为负。该方法便于测量、并且准确，能够简单明了的识别出对于某个负阻尼振荡模式提供负阻尼的发电机励磁控制系统，以便快速采取抑制低频振荡，在国内属首创。

主权项

一种基于力矩分解法识别负阻尼低频振荡的方法，包括发电机暂态电势ΔE′_q的计算以及发电机速度偏差Δω的确定，其特征在于：根据发电机的端电压值、电流值计算发电机内电势和暂态电势，进而求取发电机内电势频率来替代发电机速度偏差，将该发电机速度偏差Δω经过高频滤波后与发电机暂态电势ΔE′_q进行比较，根据二者的相位关系判断发电机励磁系统提供的阻尼为正或者为负，以便对于提供负阻尼的发电机及时采取措施，快速抑制低频振荡；所述发电机内电势及暂态电势通过下述方法来获得：将测得的发电机的端电压值和电流值代入下式(1)E_Q(t)＝U_t+I_tR_a+jI_tX_q   (1) E′_q(t)＝E_Q(t)‑(X_q‑X′_d)I_td   (2) 其中：U_t为t时刻的发电机端电压值；I_t为t时刻的发电机电流值；R_a为发电机定子电阻；j为虚部算子；I_td为t时刻的发电机电流的直轴分量；E_Q(t)为t时刻的发电机内电势；E'_q(t)为t时刻的发电机暂态电势；X_q、X′_d分别为发电机交轴电抗和发电机直轴暂态电抗；所述发电机内电势频率通过下述方法来获得：设内电势信号中仅含有基波分量，即：式中A、分别表示基波电压的幅值和初相角，t表示时刻；若用f₀表示额定频率，Δf表示频差，f表示真实频率，三者之间存在如下关系：f＝f₀+Δf    (4) 由于真实频率未知，所以先假定系统频率为额定值f₀，对时间窗[0，T₀]使用傅氏算法得到向量实部ζ_R0与虚部ζ_I0：通过对多个时间窗的计算，可以得到真实频率f：该频率f就是发电机内电势频率，可用来替代发电机速度偏差Δω；所述高频滤波采用滤波器通过下述方法来实现：所述滤波器为两个串联的双二次幂滤波器，该滤波器通过下式(8)的传递函数来滤掉发电机内电势频率中的高频分量，其中，s为积分算子，s²为积分算子的二次方；ω₁、ω₂、δ₁、δ₂、δ₃、δ₄为双二次幂滤波器的配置参数，为配置参数ω₁、ω₂的平方项；将经过高频滤波后的发电机速度偏差Δω与发电机暂态电势ΔE′_q信号进行比较，通过二者的相位关系判断发电机励磁系统提供的阻尼为正或者为负：当暂态电势ΔE′_q超前或者滞后发电机速度偏差Δω在0°～90°时，发电机励磁系统提供的是正阻尼；当暂态电势ΔE′_q超前发电机速度偏差Δω在90°～270°时，发电机励磁系统提供的是负阻尼。