[发明专利]一种含大规模新能源电网次同步振荡广域监测和预警方法

说明书

本发明公开了一种含大规模新能源电网次同步振荡广域监测和预警方法，用于电力系统调度中心次同步振荡风险判别和振荡源定位。基于各监测点电压、电流和三相瞬时功率间谐波频率关系以及相同频率间谐波支路和新能源汇集站数目判断次同步振荡频率分量，采用多种判据综合判断次同步振荡间谐波引发火电机组次同步振荡风险，基于次同步振荡间谐波的暂态能量流功率进行振荡源定位以及相关支路和新能源汇集站参与程度排序。本发明方法实现了在调度中心的次同步振荡风险准确判别，以及振荡源定位和相关新能源汇集站参与程度排序，为含大规模新能源电网次同步振荡广域监测和预警提供了有效可靠方法。

技术领域

本发明涉及电力系统安全监测方法，尤其涉及一种含大规模新能源电网次同步振荡广域监测和预警方法。

背景技术

以风电为代表的新能源发展迅猛，大规模风电并网系统引起的新型次同步振荡问题近几年已成为电力系统安全稳定运行的重要挑战之一，当电网产生次同步振荡时，有可能导致电能质量问题甚至危及系统的安全稳定运行。作为电力系统运行控制中枢的调度中心，因此及时发现并采取措施消除次同步振荡风险，对保障机组安全和电力系统稳定运行都非常重要。

为了监测新能源电力系统的次同步振荡现象，新能源汇集站多安装同步相量监测装置(Phasor Measurement Unit，PMU)，能够对测量线路的电压、电流原始采样数据进行分析，从而在线获取次/超同步信号，也可以安装专用的装置来实现此功能，最终所有的具备此功能的装置接入电力系统广域测量系统(Wide Area Measurement System，WAMS)，装置上送所监视线路的振荡频率、幅值信息从而实现在调度中心的次同步振荡广域监测。

目前调度中心的次同步振荡广域监测仅能实现新能源间谐波信号分析结果的展示，缺乏间谐波引发电力系统次同步振荡风险的准确预警。当系统中存在次同步振荡风险时，还需要实现振荡源定位和相关新能源汇集站参与程度排序，辅助调度运行人员进行控制决策。论文《利用暂态能量流的次同步强迫振荡扰动源定位及阻尼评估》(陈磊,王文婕,王茂海,等.电力系统自动化,2016,40(19):1-8.)提出的方法实现较为繁琐，用于次同步振荡扰动源在线实时定位存在一定困难。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种能够在线实时定位含大规模新能源电网次同步振荡的监测方法。

技术方案：本发明的一种含大规模新能源电网次同步振荡广域监测和预警方法，包括以下步骤：包括如下步骤：

(1)、基于PMU和其他专用装置上送调度中心WAMS系统的电网各支路和新能源汇集站间谐波监测分析信号，判断当前时刻电网中存在的次同步振荡频率分量；

所述的电网各支路和新能源汇集站间谐波监测分析信号包括频率范围在5-100Hz的电压间谐波和电流间谐波的频率、幅值和相角，以及频率范围在5-50Hz的三相瞬时功率间谐波的频率和幅值。

将电流间谐波频率ω_ii和电压间谐波频率ω_ui相同，与三相瞬时功率间谐波频率ω_pi满足关系ω_pi＝|50-ω_ii|，且有相同频率间谐波的支路和新能源汇集站数目大于预先设定的门槛值如下条件的间谐波判断为当前时刻电网中存在的次同步振荡频率分量。

(2)、识别次同步振荡间谐波的振荡路径：

在有间谐波监测分析信号的电网各支路和新能源汇集站中，选择三相瞬时功率间谐波幅值大于预先设定门槛值的支路和新能源汇集站，作为该三相瞬时功率间谐波频率对应的次同步振荡间谐波的振荡路径。

(3)、判断存在引发火电机组次同步振荡风险的次同步振荡间谐波，将满足如下所有条件的次同步振荡间谐波判断为存在引发火电机组次同步振荡风险并告警：

(a)次同步振荡间谐波频率与某一火电机组固有轴系扭振频率差值的绝对值小于频率差门槛值；