一种面向高比例新能源并网系统的振荡失稳传播分析系统的制作方法

本发明涉及电力系统安全稳定控制，尤其涉及一种面向高比例新能源并网系统的振荡失稳传播分析系统。

背景技术：

1、针对新型电力系统新技术，如虚拟同步机控制、柔性直流输电、构网型换流器、电化学储能并网带来的振荡新特性，现有系统未实现针对性适配，存在以下缺陷：无法识别新型装备引发的振荡激励源与传播支路；缺乏多维度、全场景的验证体系，现有技术多仅依托仿真分析，缺少实时数字动模实验与电网现场实测数据的双重验证，实验数据、波形图谱支撑不足，分析结果可信度与工程实用性不足。

2、另外，现有系统多为离线分析，实时性较差，无法实现振荡的在线监测、路径实时追踪与预警，难以满足电网实时调度与应急控制需求。

技术实现思路

1、本发明提供了一种面向高比例新能源并网系统的振荡失稳传播分析系统，用以解决传统模型依赖局限，实现宽频振荡全维度辨识与传播路径精准溯源。

2、一方面，本发明提供了一种面向高比例新能源并网系统的振荡失稳传播分析系统，所述系统采用分层分布式架构，依次包括：感知采集模块、网络传输模块、数据存储模块、核心分析模块以及应用展示模块；其中，所述感知采集模块，用于对并网系统中多维度电气量进行同步采集；所述网络传输模块，用于将所述感知采集模块采集的数据传输至所述数据存储模块；所述数据存储模块，用于采用实时数据库与历史数据库相结合的混合存储模式，对接收到的数据进行分类存储；所述核心分析模块，用于基于所述数据存储模块中的数据，通过融合自适应信号处理和copula传递熵非线性因果分析，进行振荡失稳的模态参数辨识、传播路径分析及振荡源定位；所述应用展示模块，用于对所述核心分析模块的分析结果进行多维度可视化展示及预警。

3、在本发明的一种实现方式中，所述感知采集模块集成有多种同步采集设备，包括电网同步相量测量装置、故障录波装置、新能源场站并网点测控终端、换流器运行状态监测装置、柔性直流输电系统监测终端及电化学储能并网点监测设备；所述多维度电气量包括母线电压、线路电流、有功功率、无功功率、频率、换流器控制信号及储能充放电功率；所述感知采集模块采用北斗/gps双模授时。

4、在本发明的一种实现方式中，所述网络传输模块兼容iec61850、iec60870-5-104及mqtt通信协议，构建光纤专网与无线专网相结合的传输通道，将传输时延控制在预设时间阈值以内，并具备数据加密和丢包重传功能。

5、在本发明的一种实现方式中，所述数据存储模块中，所述实时数据库用于存储毫秒级实时监测数据以满足在线分析需求；所述历史数据库采用分布式存储架构，用于存储全量时域波形、频域频谱、振荡模态参数、传播路径数据、实验数据及现场实测数据；所述数据存储模块还建立有数据质量校验机制，用于剔除坏数据和冗余数据。

6、在本发明的一种实现方式中，所述核心分析模块具体包括：

7、信号预处理子模块，用于采用avmd-svd联合降噪算法对原始信号进行降噪处理；

8、宽频振荡机理分析子模块，用于分析振荡产生机理；

9、模态参数辨识子模块，用于从降噪后的信号中提取振荡模态参数；

10、振荡传播路径分析子模块，用于基于copula传递熵算法构建有向加权电气网络，追踪振荡传播路径；

11、振荡源定位子模块，用于定位振荡激励源；

12、传播脆弱性评估子模块，用于评估振荡传播网络中的关键节点和脆弱支路。

13、在本发明的一种实现方式中，所述模态参数辨识子模块采用prony算法、esprit算法与小波变换相结合的联合辨识算法，实现全频段振荡模态的精准提取；其中，所述prony算法用于平稳振荡信号的频率、幅值、阻尼比及相位的初步辨识，所述esprit算法用于谐波与振荡耦合信号的辨识，所述小波变换用于时频域联合分析以定位振荡发生时刻与频率分布。

14、在本发明的一种实现方式中，所述振荡传播路径分析子模块通过所述copula传递熵算法量化非线性、非高斯的振荡传播因果关系，输出振荡传播路径、传播时延与因果强度，并动态识别主传播支路与关键节点。

15、在本发明的一种实现方式中，所述振荡源定位子模块采用多维度振荡源定位算法，基于能量函数或阻抗辨识原理，结合各节点电气量的时频域特征，精确定位振荡激励源所在的设备或场站。

16、在本发明的一种实现方式中，所述系统还构建有三级验证体系，所述三级验证体系包括：网络拓扑结构论证机理分析、matlab/simulink仿真验证、以及rt-lab实时数字动模实验验证，用于全方位验证系统的准确性与实用性。

17、在本发明的一种实现方式中，所述应用展示模块根据分析结果自动生成预警与决策建议，为宽频振荡抑制与系统稳定控制提供支撑。

18、本发明提供的一种面向高比例新能源并网系统的振荡失稳传播分析系统，具体有以下有益效果：

19、1.本发明通过采用数据驱动与机理分析相结合的方式，并融合prony、esprit与小波变换的联合辨识算法，覆盖0.1hz-500hz全频段，实现了对高比例新能源并网系统次同步、超同步及中高频多模态宽频振荡的精准识别，突破了传统技术单一模态分析的局限。

20、2.本发明通过引入copula函数优化的传递熵算法，量化非线性、非高斯的振荡传播因果关系，构建有向加权电气网络，实现了振荡传播路径、传播时延与因果强度的精准追踪，可动态识别主传播支路与关键节点，分析精度达95%以上。

21、3.本发明通过构建网络拓扑机理论证、matlab/simulink仿真验证、rt-lab实时数字动模实验三级验证体系，并配套完整实验数据与波形图谱，实现了分析结果的多维度、全场景交叉验证，显著提升了系统可信度与工程实用性。

22、4.本发明通过采用分层分布式架构与全流程在线运行机制，集成高精度同步采集、低时延传输与实时分析预警功能，实现了从数据采集到决策建议的全流程闭环管控，满足了电网实时调度与应急控制需求。

1.一种面向高比例新能源并网系统的振荡失稳传播分析系统，其特征在于，所述系统采用分层分布式架构，依次包括：感知采集模块、网络传输模块、数据存储模块、核心分析模块以及应用展示模块；其中，所述感知采集模块，用于对并网系统中多维度电气量进行同步采集；所述网络传输模块，用于将所述感知采集模块采集的数据传输至所述数据存储模块；所述数据存储模块，用于采用实时数据库与历史数据库相结合的混合存储模式，对接收到的数据进行分类存储；所述核心分析模块，用于基于所述数据存储模块中的数据，通过融合自适应信号处理和copula传递熵非线性因果分析，进行振荡失稳的模态参数辨识、传播路径分析及振荡源定位；所述应用展示模块，用于对所述核心分析模块的分析结果进行多维度可视化展示及预警。

2.根据权利要求1所述的一种面向高比例新能源并网系统的振荡失稳传播分析系统，其特征在于，所述感知采集模块集成有多种同步采集设备，包括电网同步相量测量装置、故障录波装置、新能源场站并网点测控终端、换流器运行状态监测装置、柔性直流输电系统监测终端及电化学储能并网点监测设备；所述多维度电气量包括母线电压、线路电流、有功功率、无功功率、频率、换流器控制信号及储能充放电功率；所述感知采集模块采用北斗/gps双模授时。

3.根据权利要求1所述的一种面向高比例新能源并网系统的振荡失稳传播分析系统，其特征在于，所述网络传输模块兼容iec61850、iec60870-5-104及mqtt通信协议，构建光纤专网与无线专网相结合的传输通道，将传输时延控制在预设时间阈值以内，并具备数据加密和丢包重传功能。

4.根据权利要求1所述的一种面向高比例新能源并网系统的振荡失稳传播分析系统，其特征在于，所述数据存储模块中，所述实时数据库用于存储毫秒级实时监测数据以满足在线分析需求；所述历史数据库采用分布式存储架构，用于存储全量时域波形、频域频谱、振荡模态参数、传播路径数据、实验数据及现场实测数据；所述数据存储模块还建立有数据质量校验机制，用于剔除坏数据和冗余数据。

5.根据权利要求1所述的一种面向高比例新能源并网系统的振荡失稳传播分析系统，其特征在于，所述核心分析模块具体包括：

6.根据权利要求5所述的一种面向高比例新能源并网系统的振荡失稳传播分析系统，其特征在于，所述模态参数辨识子模块采用prony算法、esprit算法与小波变换相结合的联合辨识算法，实现全频段振荡模态的精准提取；其中，所述prony算法用于平稳振荡信号的频率、幅值、阻尼比及相位的初步辨识，所述esprit算法用于谐波与振荡耦合信号的辨识，所述小波变换用于时频域联合分析以定位振荡发生时刻与频率分布。

7.根据权利要求5所述的一种面向高比例新能源并网系统的振荡失稳传播分析系统，其特征在于，所述振荡传播路径分析子模块通过所述copula传递熵算法量化非线性、非高斯的振荡传播因果关系，输出振荡传播路径、传播时延与因果强度，并动态识别主传播支路与关键节点。

8.根据权利要求5所述的一种面向高比例新能源并网系统的振荡失稳传播分析系统，其特征在于，所述振荡源定位子模块采用多维度振荡源定位算法，基于能量函数或阻抗辨识原理，结合各节点电气量的时频域特征，精确定位振荡激励源所在的设备或场站。

9.根据权利要求1所述的一种面向高比例新能源并网系统的振荡失稳传播分析系统，其特征在于，所述系统还构建有三级验证体系，所述三级验证体系包括：网络拓扑结构论证机理分析、matlab/simulink仿真验证、以及rt-lab实时数字动模实验验证，用于全方位验证系统的准确性与实用性。

10.根据权利要求1所述的一种面向高比例新能源并网系统的振荡失稳传播分析系统，其特征在于，所述应用展示模块根据分析结果自动生成预警与决策建议，为宽频振荡抑制与系统稳定控制提供支撑。