CN110571830A - 一种外挂式电力***稳定器紧急控制方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种外挂式电力***稳定器紧急控制方法，其包括边缘计算处理器通过信号采样模块获取发电机有功功率的采样值；边缘计算处理器根据获取的发电机有功功率，在线辨识出当前电力***振荡模式的低频振荡频率、阻尼及阻尼比，通过阻尼和阻尼比进行紧急控制条件判断，当满足紧急控制条件时，采取措施包括驱动选择控制开关切换到PSS紧急控制输出通道，同时边缘计算处理器实时读取调控云平台计算并存储的最新小干扰稳定扫描计算结果作为输入参数，采用边缘计算对PSS紧急控制输出通道的紧急控制参数即时整定，并采用整定后的紧急控制参数覆盖原有的紧急控制参数。本发明为电力***提供紧急状态下的阻尼支撑，增强PSS的适应性以及电力***的稳定性。
Description
技术领域
本发明属于电力***安全稳定控制技术领域，具体来说是属于电力***动态安全稳定控制技术领域，具体涉及一种外挂式电力***稳定器紧急控制方法及装置。
背景技术
近年来，随着特高压交直流输变电工程的大规模建设和大规模新能源发电的并网运行，在很大程度上改变了原有电网结构及潮流走向，区域电网的联系将更加的紧密，区域电网的动态特性也将发生重大变化，加之地区电网的发展、电源的建设和负荷水平的增加，大量重要输电断面甚至出现了潮流反转，对电网的动态特性产生了重大影响，多个区域电网之间出现了很多新的小干扰稳定振荡模态，严重影响了电网的动态稳定特性。此外，大规模的新能源发电并网变流器和柔性输电设备的采用，使得电网逐步呈现出了电力电子化的特征，降低了电力***的转动惯量和***抵御振荡的能力，电力***的动态稳定遭遇到了前所未有的考验。面对这样的电网运行环境，某个局部的小扰动或异常运行都可能引起电网大范围的连锁反应。同时远距离大容量的输电和大机组高快励磁装置的使用，在一定运行方式下会恶化***的阻尼，使得电力***低频振荡现象时有发生，已成为限制电网传输能力的瓶颈之一。对电力***低频振荡的有效抑制不仅能增加线路的传输容量，而且对提高整个***的稳定水平具有重要作用。
电力***稳定器(PSS)是目前阻尼低频振荡最有效、最经济的装置，通过在网内发电机组安装PSS，既可以阻尼电力***局部的低频振荡，也可以阻尼不同区域电网间的低频振荡，然而电力***互联、快速励磁***的大量投运使得***阻尼水平和低频振荡的频率不断降低，传统的PSS2B型电力***稳定器本质上用来抑制0.2～2Hz的局部低频振荡，且涉及的控制器一旦设计完成并投入使用，其参数就固定不变了，受到高频段临界增益的限制，PSS2B难以满足低频段增益要求，已经不能适应电网的发展要求；PSS4B型的新型电力***稳定器虽然在低频段具有较好的抑制能力，但双变量输入和多支路并联的结构模式也带来了PSS4B本身的相位关系难以计算、参数难以整定等问题。现有技术中对PSS改进设计主要包括：一、对原有PSS2B型电力***稳定器进行改进，来改善PSS低频段的相位补偿能力，但所用方法均对模型要求过高或控制算法过于复杂，难以在电力***中推广应用；二、对新型PSS4B型电力***稳定器进行改进，但PSS4B型参数难以整定的问题依然存在。
现有电力***稳定器，既不能适应电网不同运行方式的变化，也不能在电网紧急情况下提供阻尼支持。此外，出于安全稳定的考虑及对风险的担忧，发电单位及电力***动态稳定控制监督机构对于采用新型电力***稳定器比较反对，因此设计能够在电网紧急情况为***提供阻尼支撑的新方法及装置，首先应取得发电单位的认可或者在不影响现有电力***稳定器正常运行的背景下进行。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供了一种外挂式电力***稳定器紧急控制方法及装置。
本发明采用如下技术方案：
一种外挂式电力***稳定器紧急控制方法，其包括：
边缘计算处理器通过信号采样模块获取发电机有功功率的采样值；
边缘计算处理器根据获取的发电机有功功率，使用改进的Prony分析方法，在线辨识出当前电力***振荡模式的低频振荡频率、阻尼及阻尼比，通过阻尼和阻尼比进行紧急控制条件判断，当满足紧急控制条件时，采取紧急控制措施，紧急控制措施包括驱动选择控制开关切换到PSS紧急控制输出通道，同时边缘计算处理器实时读取调控云平台计算并存储的最新的小干扰稳定扫描计算结果作为输入参数，采用边缘计算对PSS紧急控制输出通道的紧急控制参数进行即时整定，并采用即时整定后的紧急控制参数覆盖原有的紧急控制参数。
进一步的，改进的Prony分析方法是在原有Prony分析方法基础上，对获取的发电机有功功率的采样值求取平均值。
进一步的，所述获取的发电机有功功率的采样值为排除故障机组外的所有发电机的有功功率的采样值。
进一步的，PSS紧急控制输出通道的紧急控制参数的初始值为电网枯大方式下的PSS参数整定值。
进一步的，调控云平台计算并存储的小干扰稳定扫描计算结果包括所在电力***振荡模式存在的全部的特征根、振荡频率、阻尼及阻尼比。具体的特征根及阻尼比计算过程如下：
当前电力***存在的全部的特征根、振荡频率及阻尼比的计算过程如下：
建立电力***非线性状态方程组模型，并在电力***平衡点处进行线性化，得到电力***的线性化状态方程如式(1)所示：
式(1)中，X为电力***增量形式的状态矢量，A为电力***的系数矩阵；由常微分方程的稳定性理论可知，电力***相应的特征方程如式(2)所示：
|λI-A|＝0 (2)
通过求解式(2)可得所有的特征根λ1,λ2,,λN，其中一对共轭复根如式(3)所示：
λi,j＝α±jω (3)
式(3)中，α表示实部，ω表示角频率，由式(3)可得此对共轭复根对应的振荡模式的振荡频率为阻尼比为
定义特征根λi对应的右特征向量为ui，满足下式(4)：
Aui＝λiui(i＝1,2,...N) (4)
则电力***特征根对应的右特征向量矩阵U如式(5)所示：
U＝[u1,u2,...uN] (5)
定义特征根λi对应的左特征向量为vi，满足下式(6)：
式(6)中，Λ＝diag(λ1,λ2,...,λN)，则***特征根对应的左特征向量V如式(7)所示：
V＝[v1,v2,...,vN] (7)
通过左、右特征向量求取度量第k个状态变量Xk同第i个特征根λi的可控可观性几何度量，即相关因子pki，其表达式如(8)所示：
其中，vki为左特征向量矩阵的元素，uki为右特征向量矩阵的元素。
进一步的，根据获取的发电机有功功率，使用改进的Prony分析方法，在线辨识出当前电力***的低频振荡频率及其阻尼比，具体过程如下：
选取除故障机组外的所有发电机有功功率信号的采样值进行平均值求取，记第k组发电机有功功率信号的第n个采样点为xk(n)，n＝1,2,…,N-1，则发电机组的采样值信号可采用P个指数函数的线性组合进行拟合：
式(9)中，m表示指数函数的序号；Am表示发电机有功功率信号的振幅；θm表示发电机有功功率信号的相位；am表示发电机有功功率信号的衰减因子；fm表示发电机有功功率信号的振荡频率；Δt表示获取发电机有功功率的采样时间间隔；
得到M组发电机组的采样信号后，计算采样信号平均值为：
构建样本函数矩阵为：
式(11)中，表示样本函数；Pm为算法阶数估计值，且有Pm＞P,1≤i≤Pm,0≤j≤Pm；
使用奇异值分解和最小二乘法确定样本函数矩阵的有效秩P及参数ai，有：
求取式(12)的根，并递推第k组发电机组信号的近似值
且有
采用式(14)求取参数bk，bk为列向量：
其中，bki为第k组发电机组信号的第i个分量；
然后，计算每个信号的振幅Aki、相位θki、衰减因子ai及频率fi如下式(15)：
得到当前电力***振荡模式的低频振荡频率，从而根据调度云平台的小干扰稳定计算结果可以辨识出相应的阻尼及阻尼比。
一种外挂式电力***稳定器紧急控制装置，其包括与原有PSS输出通道并列运行设置的PSS紧急控制输出通道、边缘计算处理器、存储器、选择控制开关和用于对发电机有功功率采样的信号采样模块；所述PSS紧急控制输出通道与原有PSS输出通道结构相同；所述边缘计算处理器设有与调控云平台实时通信的端口；所述边缘计算处理器与信号采样模块的相应端口通信连接，所述存储器分别和边缘计算处理器、信号采样模块电连接；所述选择控制开关的受控端和边缘计算处理器的输出端通信连接，所述选择控制开关的输出端口分别连接PSS紧急控制输出通道和原有PSS输出通道。
进一步的，所述信号采样模块包括通过总线和边缘计算处理器连接的A/D转换器，所述A/D转换器用于对发电机有功功率进行信号采样。
进一步的，所述边缘计算处理器用于控制信号采样模块按采样周期对发电机有功功率采样。
进一步的，所述边缘计算处理器用于根据发电机有功功率使用改进的Prony分析方法，在线辨识出当前电力***振荡模式的低频振荡频率、阻尼及阻尼比。
由于使用Prony分析方法在线辨识低频振荡频率和阻尼比对噪声有较高的要求，故需要对发电机有功功率信号进行预处理，因而所述信号采样模块还包括数字滤波器，所述数字滤波器用于对发电机有功功率信号中高频杂散信号进行滤除。同样是由于Prony分析方法对噪声信号较为敏感，在对当前电力***进行低频振荡频率及阻尼比在线辨识时，若使用单输入信号进行振荡模式辨识，会产生较大误差，因而对Prony分析方法进行改进，改进处在于，在上文采用数字滤波器对高频杂散信号进行滤除后，使用均值法去除直流分量，即利用同类信号进行平均，使得各个信号相互补充，提高辨识的准确性。
同时，选取合适的Prony分析方法的样本函数矩阵阶数可提高算法精度。
进一步的，所述边缘计算处理器根据当前电力***振荡模式的阻尼及阻尼比判断是否满足紧急控制条件，若是，则采取紧急控制措施，紧急控制措施包括边缘计算处理器驱动选择控制开关在PSS紧急控制输出通道与原有PSS输出通道间切换，还包括边缘计算处理器实时读取调控云平台的最新的小干扰稳定扫描计算结果作为输入参数，采用边缘计算对PSS紧急控制输出通道的紧急控制参数进行即时整定，并采用即时整定后的紧急控制参数覆盖原有的紧急控制参数。
进一步的，上述两项紧急控制措施同时进行。
进一步的，所述存储器用于存储信号采样模块的采样值、PSS参数整定程序、PSS参数整定结果和调控云平台小干扰稳定扫描计算结果。
进一步的，所述选择控制开关的输出端口分为主端口和备用端口，原有PSS输出通道接入选择控制开关的主端口，PSS紧急控制输出通道接入选择控制开关的备用端口。
进一步的，与调控云平台实时通信的端口，用于实时接收调控云平台小干扰稳定扫描计算结果。
本发明的有益效果如下：
本发明适用于在特高压交流、直流联网和大规模新能源并网背景下，由于电网负荷变化、结构改变、运行方式多变以及电力电子化造成的转动惯量下降等各类因素对相频特性和***扰动影响，可能出现电网动态特性恶化的情况导致电网出现低频振荡。本发明通过设计采用外挂式的电力***稳定器紧急控制方法及装置，在不影响现有机组PSS正常运行的情况下，为电力***提供紧急状态下的阻尼支撑，增强PSS的适应性以及电力***的稳定性。
在本发明中，采用在原有PSS装置正常运行基础上设计并联旁路控制通道，实现PSS紧急控制装置的外挂式设计，并用选择开关实现了电网紧急情况下的PSS输出通道切换。
其中选择开关采用边缘处理器进行振荡模式在线计算识别，通过判断特征根和阻尼比进行自动选择切换。
其中自动选择开关置于原有输出通道前端，原有通道接入选择开关主端口，紧急控制通道接入备用端口。
其中紧急控制输出通道的PSS初始参数设置为电网枯小方式下的PSS参数整定值。本发明中，采用了边缘处理器进行发电机功率曲线Prony分析与振荡模式识别，并利用边缘处理器的强大计算能力，实现了PSS参数的边缘实时整定，为电网紧急情况下的紧急控制提供了阻尼。
其中当边缘处理器判定电网处于紧急状态时，同步驱动选择开关进行切换和PSS参数即时整定，采用PSS即时整定值刷新覆盖PSS初始值。
本发明中，采用了边缘处理器和调控云平台的云雾协同计算，其中需要大量计算的电网小干扰稳定计算放在调控云平台进行快速扫描计算，扫描结果中的特征根和阻尼比，作为紧急控制通道的输入参数通过边缘处理器进行本机的PSS参数实时整定。其中调控云平台负责区域电网定时小干扰稳定计算；其中小干扰稳定计算每隔15分钟进行一次扫描计算。
边缘处理器可实时读取调控云平台的小干扰稳定计算结果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明中紧急控制型电力***稳定器的控制图。
图2为本发明中紧急控制方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图1-图2和具体实施例对发明进行清楚、完整的描述。
如图1-图2所示，本实施例涉及一种外挂式电力***稳定器紧急控制方法及装置，其发明构思如下：
本实施例具有紧急情况下为电力***提供紧急阻尼支撑的控制方法和外挂式便携安装控制装置。其既能满足特高压交直流联网和大规模新能源接入背景下的0～2Hz的全频段的低频振荡阻尼，同时可以在不影响机组现有PSS正常运行的情况下进行并行安装使用，结构简单，工程上易于推广。特点如下：
提供一种外挂式电力***稳定器紧急控制方法及装置设计，其在特高压交流、直流联网及大规模新能源并网背景下的区域电网上实现，包括一个边缘计算处理器、一个存储器、一个信号采样模块、一个选择控制开关、一个与调控云平台实时通信端口，与原有PSS的输出通道并列运行。
信号采样模块设置有通过总线连接的A/D转换器，A/D转换器对发电机有功功率进行信号采样。
边缘计算处理器控制A/D转换器以一定的采样周期进行发电机有功功率采样，并将采样值在存储器中进行存储，然后利用最近的N个采样值，使用改进的Prony分析对发电机功率进行频率和阻尼比在线辨识。边缘计算处理器通过当前电力***振荡模式的阻尼和阻尼比进行紧急控制条件判断，当满足紧急控制条件时，采取紧急控制措施，通过实时接收电力调度云平台在线小干扰稳定扫面计算结果，进行PSS参数的边缘即时整定。
其中与调控云平台的实时通信采用专用通信端口，可实时接收调控云平台小干扰稳定扫描计算结果。
其中存储器用于存放信号采样模块的采样值、PSS参数整定程序、PSS参数整定结果、调控云平台小干扰稳定扫面计算结果。
选择控制开关用于PSS根据采样信号计算分析结果进行输出通道自动选择，当判断结果满足紧急控制条件时选择切换到择PSS紧急控制输出通道路径；
其中，选择控制开关串联在原有输出通道的前端，并将原有通道设置为主通道，仅当经边缘计算结果满足紧急控制条件时，选择开关切换到紧急控制通道。
PSS紧急控制输出通道结构与原有输出通道相同，接入选择控制开关备用端口，传递函数内部***可通过边缘计算处理器接收调控云平台小干扰稳定扫面计算结果，并可进行边缘即时PSS参数整定。
下面具体介绍本实施例的实施过程：
1、利用调控云平台的D5000在线安全稳定计算功能，每隔15分钟进行一次实时方式的小干扰稳定计算，计算出的特征根和阻尼比等结果存储到云端，每次新的计算结果对原有计算结果进行覆盖。
具体过程为：建立电力***非线性状态方程组模型，并在电力***平衡点处进行线性化，得到***的线性化状态方程为：
式(1)中，X为***增量形式的状态矢量，A为***的系数矩阵，由常微分方程的稳定性理论可知，***相应的特征方程为
|λI-A|＝0 (2)
通过求解(2)式可得所有的特征根λ1,λ2,...,λN，其中一对共轭复根为
λi,j＝α±jω (3)
由(3)式可得此对共轭复根对应的振荡模式的振荡频率为阻尼比为
定义特征根λi对应的右特征向量为ui，满足：
Aui＝λiui(i＝1,2,...N) (4)
则***特征根对应的右特征向量矩阵为
U＝[u1,u2,...uN] (5)
定义特征根λi对应的左特征向量为vi，满足：
式(6)中，Λ＝diag(λ1,λ2,...,λN)，则***特征根对应的左特征向量为：
V＝[v1,v2,...,vN] (7)
通过左右特征向量可以求取度量第k个状态变量Xk同第i个特征根λi的可控可观性几何度量，即相关因子为pki：
2、边缘计算处理器控制A/D转换器以一定的采样频率对发电机有功功率进行采样，然后对发电机有功功率使用改进的Prony分析，在线辨识出当前电力***的低频振荡频率及阻尼比，当满足应急控制条件时，驱动选择控制开关切换到紧急控制通道，同时边缘计算处理器实时读取调控云平台的最新小干扰稳定计算结果作为输入参数，采用边缘计算进行PSS紧急控制参数的即时整定。
具体步骤：
边缘计算处理器控制A/D转换器进行发电机有功功率采样时，需要满足采样定理，采样频率需要大于信号最高频率的两倍，实际应用中，还需要留有相当的裕度，在低频振荡过程中，关心的频率段为0～2Hz，本发明实施例选取10Hz的采样频率，采样周期Ts为0.1秒，更高的采样频率可能会导致拟合结果变差。另外，采样时间长度tl一般应该包括两个周期的最低频率的振荡，在低频振荡分析中，取10～20秒时间长度进行改进的Prony分析，过长的时间可能使衰减快的分量无法辨识，使得结果丢失重要信息。
得到采样数据后，由于在线辨识低频振荡频率和阻尼比使用的Prony分析方法对噪声有较高的要求，故需要对发电机有功功率信号进行预处理，本发明实施例采用简单的数字滤波器对高频杂散信号进行滤除，然后使用均值法去除直流分量。同时，选取合适的Prony算法的样本函数矩阵阶数可提高算法精度。
在对当前电力***进行低频振荡频率及阻尼比在线辨识时，由于Prony算法对噪声信号较为敏感，使用单输入信号进行振荡模式辨识时，会产生较大误差，故使用改进的Prony算法，利用同类信号进行平均，使得各个信号相互补充，提高辨识的准确性。
具体实施过程中，选取除故障机组外的所有发电机有功功率信号的采样值进行平均值求取，记第k组发电机有功功率信号的第n个采样点为xk(n)，n＝1,2,…,N-1，则发电机组的采样值信号可采用P个指数函数的线性组合进行拟合：
式(9)中，m表示指数函数的序号；Am表示发电机有功功率信号的振幅；θm表示发电机有功功率信号的相位；am表示发电机有功功率信号的衰减因子；fm表示发电机有功功率信号的振荡频率；Δt表示获取发电机有功功率的采样时间间隔；
得到M组发电机组的采样信号后，计算采样信号平均值为：
构建样本函数矩阵为：
式(11)中，表示样本函数；Pm为算法阶数估计值，且有Pm＞P,1≤i≤Pm,0≤j≤Pm；
使用奇异值分解和最小二乘法确定样本函数矩阵的有效秩P及参数ai，有：
求取式(12)的根，并递推第k组发电机组信号的近似值
且有
采用式(14)求取参数bk：
其中，bki为第k组发电机组信号的第i个分量；
然后，计算每个信号的振幅Aki、相位θki、衰减因子ai及频率fi如下式(15)：
得到当前电力***振荡模式的低频振荡频率，从而根据调度云平台的小干扰稳定计算结果可以辨识出相应的阻尼及阻尼比。若存在阻尼比满足紧急控制条件(小于5％阈值)的低频振荡，则选择紧急控制，通过边缘计算实现PSS参数的即时整定，整定参数覆盖原有紧急控制通道参数。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种外挂式电力***稳定器紧急控制方法，其特征在于，包括：
边缘计算处理器通过信号采样模块获取发电机有功功率的采样值；
边缘计算处理器根据获取的发电机有功功率，使用改进的Prony分析方法，在线辨识出当前电力***振荡模式的低频振荡频率、阻尼及阻尼比，通过阻尼和阻尼比进行紧急控制条件判断，当满足紧急控制条件时，采取紧急控制措施，紧急控制措施包括驱动选择控制开关切换到PSS紧急控制输出通道，同时边缘计算处理器实时读取调控云平台计算并存储的最新小干扰稳定扫描计算结果作为输入参数，采用边缘计算对PSS紧急控制输出通道的紧急控制参数进行即时整定，并采用即时整定后的紧急控制参数覆盖原有的紧急控制参数。
2.根据权利要求1所述的一种外挂式电力***稳定器紧急控制方法，其特征在于，改进的Prony分析方法是在原有Prony分析方法基础上，对获取的发电机有功功率的采样值求取平均值。
3.根据权利要求1所述的一种外挂式电力***稳定器紧急控制方法，其特征在于，PSS紧急控制输出通道的紧急控制参数的初始值为电网枯大方式下的PSS参数整定值。
4.根据权利要求1所述的一种外挂式电力***稳定器紧急控制方法，其特征在于，调控云平台计算并存储的小干扰稳定扫描计算结果包括所在电力***振荡模式存在的全部的特征根、振荡频率、阻尼及阻尼比。
5.根据权利要求1-4任一所述的一种外挂式电力***稳定器紧急控制方法，其特征在于，当前电力***存在的全部的特征根、振荡频率及阻尼比的计算过程如下：建立电力***非线性状态方程组模型，并在电力***平衡点处进行线性化，得到电力***的线性化状态方程如式(1)所示：
式(1)中，X为电力***增量形式的状态矢量，A为电力***的系数矩阵；由常微分方程的稳定性理论可知，电力***相应的特征方程如式(2)所示：
|λI-A|＝0 (2)
通过求解式(2)可得所有的特征根λ1,λ2,...,λN，其中一对共轭复根如式(3)所示：
λi,j＝α±jω (3)
式(3)中，α表示实部，ω表示角频率，由式(3)可得此对共轭复根对应的振荡模式的振荡频率为阻尼比为
定义特征根λi对应的右特征向量为ui，满足下式(4)：
Aui＝λiui(i＝1,2,...N) (4)
则电力***特征根对应的右特征向量矩阵U如式(5)所示：
U＝[u1,u2,...uN] (5)
定义特征根λi对应的左特征向量为vi，满足下式(6)：
式(6)中，Λ＝diag(λ1,λ2,...,λN)，则***特征根对应的左特征向量V如式(7)所示：
V＝[v1,v2,...,vN] (7)
通过左、右特征向量求取度量第k个状态变量Xk同第i个特征根λi的可控可观性几何度量，即相关因子pki，其表达式如(8)所示：
其中，vki为左特征向量矩阵的元素，uki为右特征向量矩阵的元素。
6.根据权利要求1-3任一所述的一种外挂式电力***稳定器紧急控制方法，其特征在于，根据获取的发电机有功功率，使用改进的Prony分析方法，在线辨识出当前电力***振荡模式存在的低频振荡频率及其阻尼比，具体过程如下：
选取除故障机组外的所有发电机有功功率信号的采样值进行平均值求取，记第k组发电机有功功率信号的第n个采样点为xk(n)，n＝1,2,…,N-1，则发电机组的采样值信号可采用P个指数函数的线性组合进行拟合：
式(9)中，m表示指数函数的序号；Am表示发电机有功功率信号的振幅；θm表示发电机有功功率信号的相位；am表示发电机有功功率信号的衰减因子；fm表示发电机有功功率信号的振荡频率；Δt表示获取发电机有功功率的采样时间间隔；
得到M组发电机组的采样信号后，计算采样信号平均值为：
构建样本函数矩阵为：
式(11)中，表示样本函数；Pm为算法阶数估计值，且有Pm＞P,1≤i≤Pm,0≤j≤Pm；
使用奇异值分解和最小二乘法确定样本函数矩阵的有效秩P及参数ai，有：
求取式(12)的根，并递推第k组发电机组信号的近似值计算式(13)如下：
且有
采用式(14)求取参数bk，bk为列向量：
其中，bki为第k组发电机组信号的第i个分量；
然后，计算每个信号的振幅Aki、相位θki、衰减因子ai及频率fi如下式(15)：
得到当前电力***振荡模式的低频振荡频率，从而根据调度云平台的小干扰稳定计算结果辨识出相应的阻尼及阻尼比。
7.一种外挂式电力***稳定器紧急控制装置，其特征在于，其包括与原有PSS输出通道并列运行设置的PSS紧急控制输出通道、边缘计算处理器、存储器、选择控制开关和用于对发电机有功功率采样的信号采样模块；所述PSS紧急控制输出通道与原有PSS输出通道结构相同；所述边缘计算处理器设有与调控云平台实时通信的端口；所述边缘计算处理器与信号采样模块的相应端口通信连接，所述存储器分别和边缘计算处理器、信号采样模块电连接；所述选择控制开关的受控端和边缘计算处理器的输出端通信连接，所述选择控制开关的输出端口分别连接PSS紧急控制输出通道和原有PSS输出通道。
8.根据权利要求7所述的一种外挂式电力***稳定器紧急控制装置，其特征在于，所述信号采样模块包括通过总线和边缘计算处理器连接的A/D转换器，所述A/D转换器用于对发电机有功功率进行信号采样。
9.根据权利要求7所述的外挂式电力***稳定器紧急控制装置，其特征在于，所述边缘计算处理器用于根据发电机有功功率使用改进的Prony分析方法，在线辨识出当前电力***振荡模式的低频振荡频率、阻尼及阻尼比。
10.根据权利要求7所述的一种外挂式电力***稳定器紧急控制装置，其特征在于，所述边缘计算处理器，用于判断是否当前电力***振荡模式下阻尼及阻尼比是否满足紧急控制条件，若是，则采取紧急控制措施，紧急控制措施包括边缘计算处理器驱动选择控制开关在PSS紧急控制输出通道与原有PSS输出通道间切换，还包括边缘计算处理器实时读取调控云平台的最新的小干扰稳定扫描计算结果作为输入参数，采用边缘计算对PSS紧急控制输出通道的紧急控制参数进行即时整定，并采用即时整定后的紧急控制参数覆盖原有的紧急控制参数。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112564093A (zh) * | 2020-11-28 | 2021-03-26 | 安徽信息工程学院 | 一种基于模式匹配的低频振荡在线控制策略 |
| CN114091705A (zh) * | 2021-11-26 | 2022-02-25 | 国网四川省电力公司电力科学研究院 | 一种电力***失稳分析方法、装置、电子设备和存储介质 |
| WO2024067120A1 (zh) * | 2022-09-30 | 2024-04-04 | 华北电力科学研究院有限责任公司 | 抑制低频振荡的方法和*** |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107919671A (zh) * | 2017-10-18 | 2018-04-17 | 中国电力科学研究院有限公司 | 多直流馈入区域电网频率紧急控制策略仿真方法及其*** |
| CN108110751A (zh) * | 2017-12-08 | 2018-06-01 | 囯网河北省电力有限公司电力科学研究院 | 应急控制电力***稳定方法 |
| CN108573247A (zh) * | 2018-05-09 | 2018-09-25 | 深圳市微埃智能科技有限公司 | 基于边缘计算的用于检测车位停车状态的方法 |
| CN109947573A (zh) * | 2019-03-26 | 2019-06-28 | 北京智芯微电子科技有限公司 | 适用于电力***边缘计算的智能加速芯片 |
| CN110012461A (zh) * | 2019-04-10 | 2019-07-12 | 广州宏新通信科技有限公司 | 一种基于边缘计算的移动通信人员身份识别*** |
| CN110071579A (zh) * | 2019-06-05 | 2019-07-30 | 国网北京市电力公司 | 基于泛在电力物联网的电网供电保障和智能管控*** |
| CN110190605A (zh) * | 2019-04-22 | 2019-08-30 | 杭州电子科技大学 | 一种基于边缘计算和空调需求响应的配电网电压调节控制***和方法 |
-
2019
- 2019-09-16 CN CN201910870933.9A patent/CN110571830A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107919671A (zh) * | 2017-10-18 | 2018-04-17 | 中国电力科学研究院有限公司 | 多直流馈入区域电网频率紧急控制策略仿真方法及其*** |
| CN108110751A (zh) * | 2017-12-08 | 2018-06-01 | 囯网河北省电力有限公司电力科学研究院 | 应急控制电力***稳定方法 |
| CN108573247A (zh) * | 2018-05-09 | 2018-09-25 | 深圳市微埃智能科技有限公司 | 基于边缘计算的用于检测车位停车状态的方法 |
| CN109947573A (zh) * | 2019-03-26 | 2019-06-28 | 北京智芯微电子科技有限公司 | 适用于电力***边缘计算的智能加速芯片 |
| CN110012461A (zh) * | 2019-04-10 | 2019-07-12 | 广州宏新通信科技有限公司 | 一种基于边缘计算的移动通信人员身份识别*** |
| CN110190605A (zh) * | 2019-04-22 | 2019-08-30 | 杭州电子科技大学 | 一种基于边缘计算和空调需求响应的配电网电压调节控制***和方法 |
| CN110071579A (zh) * | 2019-06-05 | 2019-07-30 | 国网北京市电力公司 | 基于泛在电力物联网的电网供电保障和智能管控*** |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 李彬等: "边缘计算在电力供需领域的应用展望", 《中国电力》 * |
| 李彬等: "边缘计算在电力需求响应业务中的应用展望", 《电网技术》 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112564093A (zh) * | 2020-11-28 | 2021-03-26 | 安徽信息工程学院 | 一种基于模式匹配的低频振荡在线控制策略 |
| CN114091705A (zh) * | 2021-11-26 | 2022-02-25 | 国网四川省电力公司电力科学研究院 | 一种电力***失稳分析方法、装置、电子设备和存储介质 |
| WO2024067120A1 (zh) * | 2022-09-30 | 2024-04-04 | 华北电力科学研究院有限责任公司 | 抑制低频振荡的方法和*** |
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