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    天天重庆时时彩走势图: 一种发电机原动系统阻尼在线检测方法.pdf

    关 键 词:
    一种 发电机 系统 阻尼 在线 检测 方法
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    摘要
    申请专利号:

    CN201611209173.X

    申请日:

    2016.12.23

    公开号:

    CN106772042A

    公开日:

    2017.05.31

    当前法律状态:

    实审

    有效性:

    审中

    法律详情: 实质审查的生效IPC(主分类):G01R 31/34申请日:20161223|||公开
    IPC分类号: G01R31/34 主分类号: G01R31/34
    申请人: 清华大学; 中国南方电网有限责任公司
    发明人: 陈磊; 陈亦平; 路晓敏; 侯君; 闵勇; 张勇; 徐飞; 莫维科; 胡伟; 徐克强; 楼楠
    地址: 100084 北京市海淀区清华园北京100084-82信箱
    优先权:
    专利代理机构: 北京路浩知识产权代理有限公司 11002 代理人: 汤财宝
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201611209173.X

    授权公告号:

    |||

    法律状态公告日:

    2017.06.23|||2017.05.31

    法律状态类型:

    实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明提供一种发电机原动系统阻尼在线测量方法,包括以下步骤:S1、计算电网流入发电机的发电机耗散能量流和单位阻尼耗散能量流;S2、计算发电机流入励磁系统的励磁耗散能量流;S3、根据电网流入发电机的耗散能量流和励磁耗散能量流之差计算出发电机流入原动系统的原动耗散能量流;S4、对原动耗散能量流和单位阻尼耗散能量流分别进行线性拟合,并计算两者斜率比,得到原动系统的阻尼转矩系数。通过计算电网流入发电机和发电机流入励磁系统的耗散能量流来间接计算流入原动系统的原动耗散能量流,并在线计算发电机原动系统的阻尼转矩系数。

    权利要求书

    1.一种发电机原动系统阻尼在线测量方法,其特征在于,包括以下步骤:
    S1、计算电网流入发电机的发电机耗散能量流和单位阻尼耗散能量流;
    S2、计算发电机流入励磁系统的励磁耗散能量流;
    S3、根据电网流入发电机的耗散能量流和励磁耗散能量流之差计算出发电机流入原动
    系统的原动耗散能量流;
    S4、对原动耗散能量流和单位阻尼耗散能量流分别进行线性拟合,并计算两者斜率比,
    得到原动系统的阻尼转矩系数。
    2.根据权利要求1所述的发电机原动系统阻尼在线测量方法,其特征在于,所述步骤S1
    具体包括:
    S11、监测电力系统振荡后发电机的有功功率振幅,确定有功功率振幅稳定的一段时间
    窗口;
    S12、获取该时间窗口内发电机的有功功率P、无功功率Q、电压U、频率f,并进行滤波预
    处理;
    S13、计算该时间窗口内每个采样点电网流入发电机的发电机耗散能量流和每个采样
    点单位阻尼耗散能量流。
    3.根据权利要求2所述的发电机原动系统阻尼在线测量方法,其特征在于,所述步骤
    S12具体包括:
    获取该时间窗口内发电机的有功功率P、无功功率Q、电压U、频率f;
    计算电压U的自然对数lnU,对P、Q、lnU、f进行高通滤波,去除直流分量和低频分量,得
    到相应偏差△P、△Q、△lnU、△f。
    4.根据权利要求3所述的发电机原动系统阻尼在线测量方法,其特征在于,所述步骤
    S13具体包括:
    对时间窗口内的每个采集样点t,计算电网流入发电机的发电机耗散能量流:
    <mrow> <msubsup> <mi>W</mi> <mrow> <mi>I</mi> <mi>N</mi> </mrow> <mi>D</mi> </msubsup> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mo>-</mo> <msubsup> <mo>&Integral;</mo> <msub> <mi>t</mi> <mi>s</mi> </msub> <mi>t</mi> </msubsup> <mrow> <mo>(</mo> <mn>2</mn> <mi>&pi;</mi> <mi>&Delta;</mi> <mi>P</mi> <mi>&Delta;</mi> <mi>f</mi> <mi>d</mi> <mi>t</mi> <mo>+</mo> <mi>&Delta;</mi> <mi>Q</mi> <mi>d</mi> <mo>(</mo> <mrow> <mi>&Delta;</mi> <mi>ln</mi> <mi> </mi> <mi>U</mi> </mrow> <mo>)</mo> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
    式中,为时刻t电网流入发电机的耗散能量流,ts为计算的起始时刻,初始值

    对时间窗口内每个采样点t,计算单位阻尼耗散能量流:
    <mrow> <msubsup> <mi>W</mi> <mrow> <mi>u</mi> <mi>n</mi> <mi>i</mi> <mi>t</mi> </mrow> <mi>D</mi> </msubsup> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mn>2</mn> <mi>&pi;</mi> </mrow> <msub> <mi>f</mi> <mn>0</mn> </msub> </mfrac> <msubsup> <mo>&Integral;</mo> <msub> <mi>t</mi> <mi>s</mi> </msub> <mi>t</mi> </msubsup> <msup> <mi>&Delta;f</mi> <mn>2</mn> </msup> <mi>d</mi> <mi>t</mi> </mrow>
    式中,f0为额定频率,为时刻t单位阻尼消耗能量流,ts为计算的起始时刻,初始

    5.根据权利要求4所述的发电机原动系统阻尼在线测量方法,其特征在于,所述步骤
    S13进一步包括,当采样数据为离散数据时,采样周期为h,则:
    电网流入发电机的发电机耗散能量流为:
    <mrow> <msubsup> <mi>W</mi> <mrow> <mi>I</mi> <mi>N</mi> <mi>k</mi> </mrow> <mi>D</mi> </msubsup> <mo>=</mo> <mo>-</mo> <munderover> <mi>&Sigma;</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>k</mi> </munderover> <mi>&pi;</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>&Delta;P</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </msub> <msub> <mi>&Delta;f</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>&Delta;P</mi> <mi>i</mi> </msub> <msub> <mi>&Delta;f</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mi>h</mi> <mo>+</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <mn>2</mn> </mfrac> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>&Delta;Q</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>&Delta;Q</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mrow> <mo>(</mo> <mi>&Delta;</mi> <mi>ln</mi> <mi> </mi> <msub> <mi>U</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>-</mo> <mi>&Delta;</mi> <mi>ln</mi> <mi> </mi> <msub> <mi>U</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
    式中,下标i表示对应变量在t=ts+ih处的值,初始值
    单位阻尼消耗能量流:
    <mrow> <msubsup> <mi>W</mi> <mrow> <mi>u</mi> <mi>n</mi> <mi>i</mi> <mi>t</mi> <mi>k</mi> </mrow> <mi>D</mi> </msubsup> <mo>=</mo> <mfrac> <mi>&pi;</mi> <msub> <mi>f</mi> <mn>0</mn> </msub> </mfrac> <munderover> <mi>&Sigma;</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>k</mi> </munderover> <mrow> <mo>(</mo> <msup> <msub> <mi>&Delta;f</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </msub> <mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msup> <msub> <mi>&Delta;f</mi> <mi>i</mi> </msub> <mn>2</mn> </msup> <mo>)</mo> </mrow> <mi>h</mi> </mrow>
    式中,下标i表示对应变量在t=ts+ih处的值,初始值
    6.根据权利要求5所述的发电机原动系统阻尼在线检测方法,其特征在于,所述步骤S2
    包括:
    S21、采集该段时间窗口内发电机的励磁电压Ufd、励磁电流Ifd并进行滤波预处理,得到
    励磁电压、励磁电流的偏差量△Ufd、△Ifd;
    S22、并计算计算机流入励磁系统的励磁耗散能量流。
    7.根据权利要求6所述的发电机原动系统阻尼在线检测方法,其特征在于,所述步骤
    S22具体包括:
    对于每个时间窗口内的每个采样点t,计算发电机流入励磁系统的励磁耗散能量流:
    <mrow> <msubsup> <mi>W</mi> <mrow> <mi>f</mi> <mi>d</mi> </mrow> <mi>D</mi> </msubsup> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mo>-</mo> <msubsup> <mo>&Integral;</mo> <msub> <mi>t</mi> <mi>s</mi> </msub> <mi>t</mi> </msubsup> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>&Delta;U</mi> <mrow> <mi>f</mi> <mi>d</mi> </mrow> </msub> <msub> <mi>&Delta;I</mi> <mrow> <mi>f</mi> <mi>d</mi> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msup> <msub> <mi>&Delta;I</mi> <mrow> <mi>f</mi> <mi>d</mi> </mrow> </msub> <mn>2</mn> </msup> <msub> <mi>R</mi> <mrow> <mi>f</mi> <mi>d</mi> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mi>d</mi> <mi>t</mi> </mrow>
    式中,为时刻t发电机流入励磁系统的励磁耗散能量流,ts为计算的起始时刻,初
    始值
    当采集数据为离散数据时,采集周期为h,发电机流入励磁系统的励磁耗散能量流为:
    <mrow> <msubsup> <mi>W</mi> <mrow> <mi>f</mi> <mi>d</mi> <mi>k</mi> </mrow> <mi>D</mi> </msubsup> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mo>-</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <mn>2</mn> </mfrac> <munderover> <mi>&Sigma;</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>k</mi> </munderover> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>&Delta;U</mi> <mrow> <mi>f</mi> <mi>d</mi> <mi>i</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </msub> <msub> <mi>&Delta;I</mi> <mrow> <mi>f</mi> <mi>d</mi> <mi>i</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>&Delta;U</mi> <mrow> <mi>f</mi> <mi>d</mi> <mi>i</mi> </mrow> </msub> <msub> <mi>&Delta;I</mi> <mrow> <mi>f</mi> <mi>d</mi> <mi>i</mi> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>R</mi> <mrow> <mi>f</mi> <mi>d</mi> </mrow> </msub> <mo>(</mo> <mrow> <msup> <msub> <mi>&Delta;I</mi> <mrow> <mi>f</mi> <mi>d</mi> <mi>i</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </msub> <mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msup> <msub> <mi>&Delta;I</mi> <mrow> <mi>f</mi> <mi>d</mi> <mi>i</mi> </mrow> </msub> <mn>2</mn> </msup> </mrow> <mo>)</mo> <mo>)</mo> </mrow> <mi>h</mi> </mrow>
    式中,下标i表示对应变量在t=ts+ih处的值,初始值
    8.根据权利要求7所述的发电机原动系统阻尼在线检测方法,其特征在于,所述步骤S3
    具体包括:
    根据电网流入发电机的耗散能量流和励磁耗散能量流的得到原动耗散能量流:
    <mrow> <msubsup> <mi>W</mi> <mrow> <mi>p</mi> <mi>m</mi> </mrow> <mi>D</mi> </msubsup> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <msubsup> <mi>W</mi> <mrow> <mi>I</mi> <mi>N</mi> </mrow> <mi>D</mi> </msubsup> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <msubsup> <mi>W</mi> <mrow> <mi>f</mi> <mi>d</mi> </mrow> <mi>D</mi> </msubsup> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
    当采集数据为离散数据时,原动耗散能量流为:
    <mrow> <msubsup> <mi>W</mi> <mrow> <mi>p</mi> <mi>m</mi> <mi>k</mi> </mrow> <mi>D</mi> </msubsup> <mo>=</mo> <msubsup> <mi>W</mi> <mrow> <mi>I</mi> <mi>N</mi> <mi>k</mi> </mrow> <mi>D</mi> </msubsup> <mo>-</mo> <msubsup> <mi>W</mi> <mrow> <mi>f</mi> <mi>d</mi> <mi>k</mi> </mrow> <mi>D</mi> </msubsup> <mo>.</mo> </mrow>

    说明书

    一种发电机原动系统阻尼在线检测方法

    技术领域

    本发明涉及电力系统分析技术领域,更具体地,涉及一种发电机原动系统阻尼在
    线检测方法。

    背景技术

    超低频振荡是威胁电力系统安全运行的一个突出问题,当发生超低频振荡时,系
    统内所有机组共同振荡,频率和功率也发生持续振荡,严重威胁电网安全。超低频振荡是一
    次调频过程中出现的稳定问题,与发电机的原动机和调速系统密切相关,原动系统产生负
    阻尼是导致超低频振荡的重要原因之一。目前没有对原动系统阻尼在线评估方法,使得超
    低频振荡的快速有效控制成为难题。本发明通过在线评估计算发电机原动系统的阻尼转矩
    系数,能够在线得到各发电机原动系统的阻尼情况,当系统发生超低频振荡时可以快速确
    定提供负阻尼的原动系统并将其调速器退出,使振荡快速平息,以满足电网安全需求。

    发明内容

    本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的发电机原动系统
    阻尼在线测量方法,通过计算电网流入发电机和发电机流入励磁系统的耗散能量流来间接
    计算流入原动系统的原动耗散能量流,并在线计算发电机原动系统的阻尼转矩系数。

    根据本发明的一个方面,提供一种发电机原动系统阻尼在线测量方法,包括以下
    步骤:

    S1、计算电网流入发电机的发电机耗散能量流和单位阻尼耗散能量流;

    S2、计算发电机流入励磁系统的励磁耗散能量流;

    S3、根据电网流入发电机的耗散能量流和励磁耗散能量流之差计算发电机流入原
    动系统的原动耗散能量流;

    S4、对原动耗散能量流和单位阻尼耗散能量流分别进行线性拟合,并计算两者斜
    率比,得到原动系统的阻尼转矩系数。

    作为优选的,所述步骤S1具体包括:

    S11、监测电力系统振荡后发电机的有功功率振幅,确定有功功率振幅稳定的一段
    时间窗口;

    S12、获取该时间窗口内发电机的有功功率P、无功功率Q、电压U、频率f,并进行滤
    波预处理;

    S13、计算该时间窗口内每个采样点电网流入发电机的耗散能量流和每个采样点
    单位阻尼耗散能量流。

    作为优选的,所述步骤S12具体包括:获取该时间窗口内发电机的有功功率P、无功
    功率Q、电压U、频率f;计算电压U的自然对数lnU,对P、Q、lnU、f进行高通滤波,去除直流分量
    和低频分量,得到相应偏差△P、△Q、△lnU、△f。

    作为优选的,所述步骤S13具体包括:

    对时间窗口内的每个采集样点t,计算电网流入发电机的发电机耗散能量流:


    式中,为时刻t电网流入发电机的的耗散能量流,ts为计算的起始时刻,初始

    对时间窗口内每个采样点t,计算单位阻尼耗散能量流:


    式中,f0为额定频率,为时刻t单位阻尼消耗能量流,ts为计算的起始时刻,
    初始值

    作为优选的,所述步骤S13进一步包括,当采样数据为离散数据时,采样周期为h,
    则:

    电网流入发电机的发电机耗散能量流为:


    式中,下标i表示对应变量在t=ts+ih处的值,初始值

    单位阻尼消耗能量流:


    式中,下标i表示对应变量在t=ts+ih处的值,初始值

    作为优选的,所述步骤S2包括:

    S21、采集该段时间窗口内发电机的励磁电压Ufd、励磁电流Ifd并进行滤波预处理,
    得到励磁电压、励磁电流的偏差量△Ufd、△Ifd;

    S22、并计算计算机流入励磁系统的励磁耗散能量流。

    作为优选的,所述步骤S22具体包括:

    对于每个时间窗口内的每个采样点t,计算发电机流入励磁系统的励磁耗散能量
    流:


    式中,为时刻t发电机流入励磁系统的励磁耗散能量流,ts为计算的起始时
    刻,初始值

    当采集数据为离散数据时,采集周期为h,发电机流入励磁系统的励磁耗散能量流
    为:


    式中,下标i表示对应变量在t=ts+ih处的值,初始值

    作为优选的,所述步骤S3具体包括:

    根据电网流入发电机的耗散能量流和励磁耗散能量流得到原动耗散能量流:


    当采集数据为离散数据时,原动耗散能量流为:


    本申请提出一种发电机原动系统阻尼在线检测方法,通过计算电网流入发电机和
    发电机流入励磁系统的耗散能量流来间接计算流入原动系统的原动耗散能量流,并在线计
    算发电机原动系统的阻尼转矩系数,获取各个发电机原动系统的阻尼情况,当系统发生超
    低频振荡时可以快速确定提供负阻尼的原动系统,并将其一次调频退出,使振荡可以快速
    平息,保证电网的安全性。

    附图说明

    图1为本发明实施例中的原动系统阻尼在线测量方法流程图。

    具体实施方式

    下面结合附图和实施例,对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施
    例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。

    图1示出了一种发电机原动系统阻尼在线检测方法,利用能量流方法计算发电机
    流入原动系统的耗散能量流,进而通过耗散能量流分析原动系统的阻尼作用。由于计算发
    电机流入原动系统的耗散能量流公式中很多变量在实际电网中无法测量或测量精度较低,
    因此本发明采取了间接计算的方法,通过计算电网流入发电机和发电机流入励磁系统的耗
    散能量流来间接计算流入原动系统的耗散能量流。将得到的能量流进行线性拟合得到斜率
    即为流入原动系统的耗散功率,该功率与单位阻尼耗散功率的比值即为原动系统阻尼转矩
    系数,具体包括以下步骤:

    S1、计算电网流入发电机的发电机耗散能量流和单位阻尼耗散能量流;

    S2、计算发电机流入励磁系统的励磁耗散能量流;

    S3、根据发电机耗散能量流和励磁耗散能量流之差计算发电机流入原动系统的原
    动耗散能量流;

    S4、对原动耗散能量流和单位阻尼耗散能量流分别进行线性拟合,并计算两者斜
    率比,得到原动系统的阻尼转矩系数,该值为正代表原动系统提供正阻尼,否则为负阻尼。

    作为优选的,所述步骤S1具体包括:

    S11、监测电力系统振荡后发电机的有功功率振幅,确定有功功率振幅稳定的一段
    时间窗口;

    S12、获取该时间窗口内发电机的有功功率P、无功功率Q、电压U、频率f,并进行滤
    波预处理;其中P、Q分别为发电机发出的有功功率和无功功率,f为发电机所连母线处的频
    率,U为发电机所连母线处电压。

    S13、计算该时间窗口内每个采样点电网流入发电机的发电机耗散能量流和每个
    采样点单位阻尼耗散能量流。

    作为优选的,所述步骤S12具体包括:获取该时间窗口内发电机的有功功率P、无功
    功率Q、电压U、频率f;计算电压U的自然对数lnU,对P、Q、lnU、f进行高通滤波,去除直流分量
    和低频分量,得到相应偏差△P、△Q、△lnU、△f。

    作为优选的,所述步骤S13具体包括:

    对时间窗口内的每个采集样点t,计算电网流入发电机的发电机耗散能量流:


    式中,为时刻t电网流入发电机的的耗散能量流,ts为计算的起始时刻,初
    始值

    当采样数据为离散数据时,采样周期为h,则:

    电网流入发电机的发电机耗散能量流为:


    式中,下标i表示对应变量在t=ts+ih处的值,初始值

    对时间窗口内每个采样点t,计算单位阻尼耗散能量流:


    式中,f0为额定频率,为时刻t单位阻尼消耗能量流,ts为计算的起始时刻,
    初始值

    当数据为离散数据时,采样周期为h时,单位阻尼消耗能量流:


    式中,下标i表示对应变量在t=ts+ih处的值,初始值

    作为优选的,所述步骤S2包括:

    S21、采集该段时间窗口内发电机的励磁电压Ufd、励磁电流Ifd并进行滤波预处理,
    得到励磁电压、励磁电流的偏差量△Ufd、△Ifd;Ufd、Ifd分别为励磁电压、流入发电机励磁绕
    组的励磁电流。

    S22、并计算计算机流入励磁系统的励磁耗散能量流。

    作为优选的,所述步骤S22具体包括:

    对于每个时间窗口内的每个采样点t,计算发电机流入励磁系统的励磁耗散能量
    流:


    式中,为时刻t发电机流入励磁系统的励磁耗散能量流,ts为计算的起始时
    刻,初始值

    当采集数据为离散数据时,采集周期为h,发电机流入励磁系统的励磁耗散能量流
    为:


    式中,下标i表示对应变量在t=ts+ih处的值,初始值

    作为优选的,所述步骤S3具体包括:

    根据电网流入发电机的耗散能量流和励磁耗散能量流的得到原动耗散能量流:


    当采集数据为离散数据时,原动耗散能量流为:


    最后,对发电机流入原动系统的耗散能量流和单位阻尼耗散能量流
    分别进行线性拟合,得到拟合结果WpmD≈kpmt+cpm,使WpmD=kpmt+
    cpm,计算两者斜率比值即为发电机原动系统的阻尼转矩系数。

    本申请提出一种发电机原动系统阻尼在线检测方法,通过计算电网流入发电机和
    发电机流入励磁系统的耗散能量流来间接计算流入原动系统的原动耗散能量流,并在线计
    算发电机原动系统的阻尼转矩系数,获取各个发电机原动系统的阻尼情况,当系统发生超
    低频振荡时可以快速确定提供负阻尼的原动系统,并将其一次调频退出,使振荡可以快速
    平息,保证电网的安全性。

    最后,本申请的方法仅为较佳的实施方案,并非用于限定本发明的?;し段?。凡在
    本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的?;?br />范围之内。

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    本文标题:一种发电机原动系统阻尼在线检测方法.pdf
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