附件3：

CSEE

中國電機工程學會標準

T/CSEEXXXX-YYYY

電力系統寬頻段錄波技術規范

XXXX-XX-XX發布XXXX-XX-XX實施

中國電機工程學會發布

T/CSEE(/Z)XXXX-YYYY

目次

前言........................................................................................II

1范圍.....................................................................................1

2規范性引用文件..........................................................................1

3術語和定義..............................................................................1

4符號、代號和縮略語.....................................................................2

5寬頻段錄波總體要求......................................................................3

6寬頻段錄波監測范圍及計算分析方法.......................................................3

6.1寬頻段錄波監測范圍.................................................................3

6.2寬頻段錄波計算分析方法.............................................................3

7寬頻段錄波子站技術要求.................................................................4

7.1寬頻段錄波子站監測功能要求........................................................4

7.2寬頻段錄波子站數據處理要求.........................................................5

8寬頻段錄波數據分析與管理要求...........................................................5

8.1主站分析功能要求...................................................................5

8.1主站數據管理要求...................................................................5

附錄A（規范性附錄）寬頻段錄波系統典型架構.............................................6

附錄B（資料性附錄）寬頻錄波計算分析方法................................................7

編制說明...................................................................................13

T/CSEE(/Z)XXXX-YYYY

■1/,—1—

刖百

新能源大規模并網、高壓直流輸電以及FACTS的應用為電網引入了大量換流器、逆變器等電力電

于設備，給電網注入大量諧波等寬頻信號，導致超低頻、次同步振蕩等擾動現象。因此，電力系統中除

低頻振蕩等傳統問題外，還面臨寬頻帶涉網穩定新問題，對系統安全穩定運行產生較大影響。

鑒于電網振蕩形式多樣，頻段分布較廣，需要對電網寬頻錄波監測技術、分析方法、數據管理等內

容進行統一約束和指導。通過制定寬頻段錄波技術規范，明確寬頻段錄波分析基本方法、工作的內容和

要求，保隙電網安全穩定協調發展。

（以下是基本部分）。

本標準由中國電機工程學會電力系統專業委員會提出并解釋。

本標準起草單位：中國電力科學研究院有限公司、許繼集團有限公司

本標準主要起草人：宋墩文、馬世英、樊占峰、楊學濤、李柏青、馬士聰、藺立、周佩朋、王興安、

劉濤、李瑩、許鵬飛、劉開欣、杜三恩、劉道偉、宋新立、陳勇、李錚、宋瑞華、位土全、郅治、馮靜、

郁舒雁、楊紅英、謝家正、趙高尚。

本標準首次發布。

II

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電力系統寬頻段錄波技術規范

1范圍

本標準規定了電力系統寬頻段錄波應遵循的基本原則和要求，明確了寬頻段監測范圍、計算方法、

錄波接入子站技術要求、錄波主站數據分析及管理要求等。

本標準適用于接入主網220kV電壓等級的電力系統動態錄波裝置，是實現寬頻段監測分析裝置設

計、制造、檢驗和運行的依據。ll()kV及以下電壓等級電網和發電廠的裝置可參考本標準執行。

2規范性引用文件

下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件.

DUT280-2012電力系統同步相量測量裝置通用技術條件

DL/T553-2013電力系統動態記錄裝置通用技術條件

GBZT26865.2-2011電力系統實時動態監測系統第2部分：數據傳輸協議

GB"28815-2012電力系統實時動態監測主站技術規范

GB"17626.7-2017電磁兼容試驗和測量技術供電系統及所連設備諧波、間諧波的測量和測量

儀器導則

GB/T26399-2011電力系統安全穩定控制技術導則

DL755電力系統安全稔定導則

IEEEStdC37.118.la-2014電力系統同步相顯標準

IEC/IEEE60255-118-1:2018.IEEE/IECInternationalStandard-Measuringrelaysar.clprotection

equipment-Part118-1:Synchrophasorforpowersystems-Measurements.

IEEEStdC37.242-2013,IEEEGuideforSynchronization.Calibration,Testing,andInstallationof

PhasorMeasurementUnits(PMUs)forPowerSystemProtectionandControl.

3術語和定義

下列術語和定義適用于本文件。

3.1

相量Phasor

正弦量可用相量表示，相量的模代表正弦量的幅值，在工程實踐中相量的模有時也采用有效值；相

量的幅角代表正弦量的初相角。

3.2

相量測量裝置PhasorMeasuremeniUnii(PMU)

利用全球定位系統秒脈沖作為同步時鐘構成的相量測量單元，是用于進行同步相量測量、輸需以及

動態記錄的裝置。

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3.3

廣域測量系統WideAreaMeasurementSystem(WAMS)

基于同步相量技術構成的新一代電網動態監測和控制系統，用于電網動態過程實時監控。PMU裝

置是WAMS子站單元。

3.4

錄波器Osei1lograph/Recorder

用于電力系統發生故障時，自動地、準確地記錄故障前、后過程的各種電氣量變化情況的錄波裝置。

通過這些電氣量的分析、比較，用于分析處理事故、判斷保護是否正確動作等。

3.5

低頻振蕩LowFrequencyOscillation

電力系統在擾動下發生發電機轉子的相對搖擺，并在缺乏阻尼時引起持續振蕩，此時輸電線路上功

率會發生相應的功率波動，這種持續振蕩的頻率很低，一般在0.1-2.5HZ。

3.6

超低頻振蕩Ultra-LowFrequencyOscillation

一般指頻率小于0.1Hz的振蕩現象。

3.7

次同步振蕩SubsynchronousOscillation(SSO)

汽輪發電機組在運行(平衡)點受到擾動后處于特殊運行狀態下出現的一種異常狀態，在這種運行

狀態下，電氣系統與汽輪發電機組之間在一個或多個低于系統同步頻率的頻率下進行顯著的能量交換。

汽輪發電機組和PSS、HVDC以及FACTS裝置等電氣設備之間的相互作用。

3.8

次同步諧振SubsynchronousResonance(SSR)

汽輪機組與具有串聯補償電容的輸電系統間的耦合作用而產生的機電振蕩行為，因為系統對該振蕩

所呈現的弱阻尼、無阻尼、甚至負阻尼特性，使這種振蕩的振幅呈現逐漸增大的趨勢。

3.9

次同步電流SubsynchronousCurrent

頻率范圍在2.5Hz-50Hz(不含50Hz)之間的電流分量。

3.10

超同步電流HypersynchronousCurrent

頻率范圍在50Hz-97.5Hz(不含50Hz)之間的電流分量。

3.11

連續錄波ContinousRecording

按照設定的頻率連續采集關鍵電氣量數據，并對數據進行處理和存儲。

3.12

諧波群ValueofanHarmonicGroup

諧波與兩側相鄰的頻譜分量的方均根值和的平方根值，諧波群的頻率為諧波的頻率。

3.13

間諧波群ValueofanIntaharmonicGroup

兩個相鄰2次諧波以上頻率之間所有頻譜分量的方均根值，間諧波群的頻率為相鄰兩個諧波頻譜的

平均值。

4符號、代號和縮略語

2

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下列符號、代號和縮略語適用于本文件。

FFT：快速傅里葉變換(FastFourierTransform)

SSO：次同步振蕩(SubsynchronousOscillation)

5寬頻段錄波總體要求

5.1寬頻段錄波系統包括寬頻段錄波子站、寬頻段錄波數據分析與管理主站，典型系統架構見附錄Ao

5.2寬頻段錄波應實現對電網超低頻/低頻振蕩、次同步/超司步振蕩、高次諧波/間諧波的監視、記錄、

告警及數據分析管理。

5.3電力系統寬頻段涉及0?2500Hz頻率范圍，更高頻率范圍分析與監測可參考本技術規范執行。

5.4采用加窗FFT、Prony等時域分析方法，實現電力系統寬頻段錄波數據監測分析。

5.5進行超低頻/低頻振蕩、次同步/超同步振蕩事故反演分析時，宜結合時域仿真、頻域特征值分析

法。

5.6寬頻段錄波系統宜實現對火電廠、水電廠、新能源場站/匯集站、變電站/7T關站、直流換流站寬

頻段振蕩監測分析預警。

5.7電力系統寬頻段錄波能指導實際電網復雜振蕩監視、預警及事故排查分析。

6寬頻段錄波監測范圍及計算分析方法

6.1寬頻段錄波監測范圍

6.1.1應具備。?2.5Hz范圍的超低頻/低頻振蕩監測與分析功能；

6.1.2應具備2.5?100Hz范圍的次同步/超同步振蕩的電壓、電流和功率監測與分析功能；

6.1.3應具備100?300Hz范圍的高次諧波/間諧波的功率振蕩測量與分析功能；

6.1.4應具備100?2500Hz范圍的高次諧波/間諧波的電壓、電流測量與分析功能。

6.2寬頻段錄波計算分析方法

6.2.1為避免頻譜泄漏現象和柵欄效應，宜采用加窗插值FFT算法，跟蹤辨識寬頻段信號(超低頻/

低頻振蕩、次同步，’超同步振蕩、高次諧波屈］諧波)的頻率、幅值及相位信息。算法原理詳見附錄B1。

推薦在寬頻段錄波子站終端嵌入加窗插值FFT算法進行實時統一頻譜分析，高靈敏度及B由甫獲可疑錄

波數據。

6.2.2為濾除噪聲影響，宜在PRONY分析前增加前置濾波環節，辨識得到寬頻段信號(超低頻/低頻

振蕩、次同步/超同步振蕩、高次諧波/間諧波)的頻率、幅值、相位、衰減系數信息。算法原理詳見附

錄B2o推薦在寬頻段錄波數據分析與管理主站基于PRONY對可疑數據展開二次詳細分析。

6.2.3在超低頻/低頻振蕩、次同步/超同步振蕩事故反演分析時，數據分析與管理主站宜結合時域仿

真法、頻域特征值分析法，計算振蕩頻率、阻尼比、特征向量、參與因子等指標，分析系統振蕩特

性。其中，用于分析超低頻/低頻振蕩的頻域分析算法原理詳見附錄B3。

3

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6.2.4按照數據源差異，超低頻/低頻振蕩宜采用基波相量錄波數據進行分析；次同步/超同步振蕩、

高次諧波/間諧波應采用瞬時測量錄波數據進行分析，分為直接基于FFT頻譜分析方法和按照GB/T

17626的諧波匯聚方案分析方法。

7寬頻段錄波子站技術要求

7.1寬頻段錄波子站監測功能要求

7.1.1具備越限事件數據記錄功能

當發生下列事件時，應建立和保存事件標識，并將觸發標志和觸發原因實時上送到寬頻段錄波數據

分析與管理主站，以方便用戶獲取事件發生時段的動態數據：

a）基波頻率越限；

b）頻率變化率越限；

c）幅值越上限，包括正序電壓、正序電流、負序電壓、負序電流、零序電壓、零序電流、相電壓、

相電流幅值越上限；

d）幅值越下限，包括正序電壓、相電壓幅值越下限；

e）收到繼電保護、安全自動裝置跳閘輸出信號；

f）收到人工啟動記錄命令。

上述事件發生時?，寬頻段錄波子站觸發啟動連續記錄采樣功能；觸發時使用原始采樣率記錄，連續

記錄可適當降低采樣率。

7.1.2具備超低頻/低頻振蕩監測功能

a）能夠監測0Hz?2.5Hz范圍的超低頻/低頻振蕩；

b）超低頻/低頻功率振蕩判據：功率振蕩峰峰值超過預設門檻Pose并持續X個周波；Pose與X

數值可整定；

c）超低頻/低頻振蕩檢測頻率分辨率不低于0.1Hz；

d）系統發生超低頻/低頻功率振蕩時，子站應啟動錄波功能，并能夠建立對應的事件標志，發出

超低頻/低頻振蕩告警事件；

e）能夠計算超低頻/低頻功率振蕩的振蕩頻率、振蕩幅值：

f）能夠將超低頻/低頻功率振蕩主導分量的幅值、頻率上送至數據分析與管理平臺。

7.1.3具備次同步/超同步振蕩監測功能

a）能夠監測2.5Hz?45Hz和55Hz?100Hz范圍的次同步/超同步振蕩；

b）次同步/超同步振蕩判據：瞬時功率次同步/超同步振蕩分量超過預設門檻Psso并持續X秒：

Psso與X數值可整定；

c）次同步/超同步振蕩檢測頻率分辨率不低于1Hz；

d）當電力系統發生次同步/超同步振蕩時，子站應啟動錄波功能，并能夠建立對應的事件標志，

發出次同步/超同步振蕩告警事件：

e）能夠計算測最點的次同步/超同步振蕩功率的振蕩頻率、振蕩幅值；

f）能夠將次同步/超同步振蕩主導分量的幅值、頻率上送至數據分析與管理平臺。

7.1.4具備高次諧波/間諧波監測功能

a）能夠監測1001Iz-2500Hz范圍的高次諧波/間諧波振蕩；

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b）高次諧波/間諧波檢測頻率分辨率不低于1Hz：

c）當電力系統發生高次諧波/間諧波振蕩時，子站應啟動錄波功能，并能夠建立對應的事件標志,

發出高次諧波/間諧波振蕩告警事件；

d）能夠計算高次諧波/間諧波的振蕩頻率、振蕩幅值：

e）能夠將高次諧波/間諧波主導分量的幅值、頻率上送至數據分析與管理平臺。

7.2寬頻段錄波子站數據處理要求

7.2.1具備連續錄波功能，最高采樣頻率不低于12.8kHz,連續記錄原始采樣數據保存至高可靠存儲

器中；

7.2.2具備自動將越限基波相量數據、瞬時值錄波數據和裝置狀態信息傳送到主站能力；

7.2.3具備響應、接受主站的召喚命令，傳送部分或全部動態數據，以及傳送采樣數據能力；

7.2.4具備同時與多個主站通信的能力，與主站通信應采用可靠以太網或專用通信方式；

7.2.5具備條件時，應采用廠站時間同步裝置輸出的時間同步信號作為數據采樣的基準時間源；

7.2.6在最大數據量和最高記錄密度條件下，了站裝置動態數據保存時間應不少于15天，

8寬頻段錄波數據分析與管理要求

8.1主站分析功能要求

8.1.1應具備超低頻/低頻振蕩、次同步/超同步振蕩、高次諧波/間諧波振蕩信號詳細頻譜分析功能；

8.1.2應具備超低頻/低頻振蕩、次同步/超同步振蕩、高次諧波/間諧波振蕩信號阻尼分析功能；

8.1.3宜配備離線時域仿真、頻域特征值分析功能；

8.1.4宜配備區域振蕩場景可視化分析功能；

8.1.5宜配備振蕩源定位分析功能。

8.2主站數據管理要求

8.2.1應具備接收子站主動上送數據、并對歷史數據進行分類存儲功能；

8.2.2應具備接收到子站寬頻段錄波告警信號，自動召喚相關子站連續錄波數據功能；

82.3應具備根據用戶需求，下發訂閱數據參數，對原始高頻采樣數據、插值處理后數據、分析結果

數據等進行靈活定制，進而提取所需數據功能；

8.2.4應具備歷史數值瀏覽、數據格式轉換功能；

8.2.5應具備根據索引調閱各類振蕩的原始錄波文件功能。

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附錄A

（規范性附錄）

寬頻段錄波系統典型架構

寬頻段錄波裝置采集信息可通過了?站數據集中裝置和數據分析與管理主站對接，亦可直接和數據分

析與管理主站對接，兩種模式或混合模式均可。在沒有配置主站情況下，也可通過專用通信，實現不同

變電站或發電廠寬頻錄波裝置接入子站裝置，實現寬頻記錄、監測分析功能。

寬頻振蕩的監測和詳細頻譜分析功能可在子站實現，此時，子站可將頻譜分析結果的按要求上送主

站，主站可直接對多個上送的計算量進行匯總和分析。寬頻段錄波裝置也可不進行精確的頻譜分析，主

要完成帶時標事件信號、原始監測數據的上送，由主站根據事件發生時刻召喚原始采樣數據，并完成數

據的計算和分析。

為避免通訊壓力，寬頻振蕩的監測和詳細頻譜分析功能宜在終端實現。

寬頻段錄波系統典型架構見圖A.1。寬頻錄波裝置跨站接入子站數據集中裝置見圖A.2.

圖A.1寬頻段錄波系統典型架構

子站數據集中裝酋

寬頻段及

波裝置

寬頻段錄寬頻段錄

波裝置波裝置

B

圖A.2寬頻錄波裝置跨站接入子站數據集中裝置

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附錄B

（資料性附錄）

寬頻錄波計算分析方法

B.1加窗插值高精度FFT算法

加窗插值FFT算法是在傳統快速傅里葉變換（FFT）基礎上進行改進，以克服頻譜泄漏和柵欄效應，

提而分析精度。計算步驟如下：

（1）將原時域信號序列工伙）進行加窗計算，以漢寧（hanging）窗為例：

xa（左）=（B.I）

其中hanniiifi（k）=0.5-0.5cos2忒/（N-l）,N為采樣點數。

（2）對所獲取的序列乂（k）進行FFT運算，得到頻域序列為（左）,對應的頻率為促1%其中人為頻

率分辨率。

（3）從序列K⑻的幅值用伏）|中找到一個極大值點，并進行如下插值運算：

a）選取該點左右兩側相鄰的點進行幅值比較，找到次大值點，并將極大值點與次大值點間下標k

較小者設為2=〃],則另一者下標為攵=〃i+l;

b）計算系數6」兀（勺+1）|,以及義=辿二1,并依據下式獲取頻率、幅值、相角信息。

氏5）|1+0

2成（1-把）（B.2）

4=XgJ」

siJn（欣）

N—\

（Pm=angl式X“（々））一（-j1）成

（4）重復步驟（3）,當完成全部極大值點的搜索，或所獲取的極大值低于所設定的門檻值時結束

計算。

解決頻譜泄漏的問題，通常采用余弦窗的方法。

圖A.3為矩形窗和hanning窗頻譜比較，從圖中可以看出，hanning窗的旁濾較小，不同信號之間的干

擾將大大降低。但余弦窗也有自身的不足，其增大了主瓣的頻譜跨度，變相降低了分辨率。

時域加窗后的信號如下式所示：

xwM=Xw）xH<?）,n=1,2,3,N-1（B.3）

式中，1伽）為信號的采樣序列，例J"）為余弦窗，兀,（〃）為加窗后的信號序列。

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圖A.3頻譜泄漏對比

信號經余弦窗后的頻譜可用Dirich/a核表示如下:

K0

Xw(q)=AX(-7/T[oq.矽+D(q+k)](B.4)

k=02

式中，9為余弦窗的頻譜序號，D為Dirich?核,4為復幅值，巴為余弦窗系數。

Dirichlet核的表達式如卜：

D(q)=K冷粵-(B.5)

Nsin(^q)

式中，N為數據窗的長度。

下面對柵欄效應處理進行說明。

系統中的信號位于分辨率之間時，信號將分散到相鄰的兩個頻率上，無法獲得信號的真實頻率、相

位和幅值。為獲得系統的頻譜分布情況，通常采用兩種方法：插值和匯聚。

a)匯聚方法：

匯聚不要求精確的頻譜值，計算頻段內的能量總和。計算公式如下：

fJ+九

’2

<r-7-----(B.6)

y=Jx"

式中，九為頻段下限，工,為頻段上限，，為頻段內的信號頻率，/為測量頻率，〃為頻率工處

的幅值，y為測量幅值。

b)插值方法：

假設模型信號如下式：

2s(B.7)

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式中，凡為信號幅值，￡“=（L+/l）V，V為頻譜分辨率，L為極值點頻譜序號，L?為極值

點頻率，為真實信號頻率，與頻譜極值點LV?之間的頻率距離（-0.5＜義＜0.5）,得到九即可

得到頻譜的插值位置。

信號（B.6）通過矩形窗轉換到頻譜可用力加Rz/a核表示如下：

X（L+O）=AJ,lD（O-2）（B.8）

由式（B.7）可得模型信號經余弦窗后在頻譜上的計算公式：

X3+0=4次（-7/BlD（q?l?k）+D（q?l+k）］（B.9）

k=O2

式中，D為Dirich/ef核;L為極值點在頻譜中的序號；8取值為整數；X,5L+8）是加窗后在

頻譜L+8處的幅值，經加窗后的FFT或DFT即可求得，只需求出％,即可得到真實信號的頻譜復數

值。：

4____________+/__________________

=(B.10)

川一Ka

Y(-l)k^-[D(q-l-k)+D(q-l^k)]

k=O2

2可通過相鄰復幅值系數計算求得，具體如下：

X/L+l)_X/+/

(B.II)

X,"XtJL)

式中，X“,（L+1）和X/L）代表加窗后的FFT復幅值，為已求出量；*皿?+1）和8皿（乃為加

窗后的信號模型（含未知量義）。

設了二X""”,將式(B.9)帶入式(B.U)可得九

XM)

2=^2-T-!1-(B.12)

T+1

求出力后，即可得到復幅值：

4=——XJL)-----------------(B13)

Y(-Dk^-[D(-k-l)+D(k-l)l

k=O2

B.2Prony算法

Prony算法針對等間距采樣點，假設信號模型是?系列具有任意頻率、幅值、相位、衰減因子的指

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數函數的線性組合，即由一系列衰減的正弦頻率分量組成。信號模型離散時間的函數形式表示為

1(n)==(B.14)

i=\

式中，只n)為笫〃個采樣點的估計值，〃為Pro”信號模型的階數，N為數據采樣點的個數，此函

數形式作為實測數據MO),Ml),…，MN-1)的模型。片和2,一是復數，且有

A=A,一(B.15)

Zj=exp((a+/2;ry；R)(B.16)

式中，A,為振幅，司為相位(rad),q為衰減因子，f為振蕩頻率(Hz),△，為采樣時間間隔。

公式(B.17)的擬合是下列常系數微分方程的齊次解：

X(n)=^a,X(n-i)(B.⑺

1=1

對方程(B.20)中的參數q做最小二乘估計，使誤差平方和最小:

'x(p)

X(P-1)???x(0)、5、G(o)、

x(〃+l)Mp)…x(l)￡(1)

(B.18)

?*■

*?*

v(N-i)x(N-2)…x(N-p-\))4,HN-，

解方程可得到系數外,…進一步可求解如下特征方程的根:

p(B.I9)

]+年7H----1-a/tz~=0

求解上述方程可得到幅值4、相位4、頻率/和衰減因子?。

A=例

“=arctanllmCZ?,)/Re(/?.)]

(B.20)

a,=ln|z.|/AZ

/=arctan|lm(z,)/Re(z;)]/2期△/

B.3超低頻/低頻振蕩頻域特征值分析方法

為從電網全局角度進行超低頻/低頻振蕩事故反演分析，宜在數據分析與管理主站結合頻域特征值

分析法開展仿真對比研究。頻域特征值分析方法是基于電網潮流結果數據及動態模型數據，通過建立電

力系統的微分代數方程，并在穩態平衡點附近線性化，求解線性化矩陣的特征值，進而根據頻率、阻尼

比、特征向量角度、參與因子等指標來分析系統的振蕩特性。

超低頻/低頻振蕩特征值分析原理如下。

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電力系統的動態特性可以由一組非線性微分方程組和一組非線性代數方程組描述:

單=,6X”),i=1,2,…,〃2

at(B.21)

0=gj(內,x2,...,xn),i=m+1,m+2,…,n

在平衡點與附近線性化，把各變量表示為其初始值與微增量之和：菁=4+△.￡.。

將所得方程組在平衡點/附近展開成泰勒級數，并略去各微增量的二次及高次項，得:

-的--L三=>-7LAAx-,i-=1,2O,...,//?

dt￡叫」

(B.22)

0二￡,z=Z7?+!,??/+2,n

J=I環

定義狀態向量和非狀態向量如下:

T

AX=[x，々，…，七』

(B.23)

△y=[%，4+2，-xj

將（B.22）寫成矩陣形式:

AX

0][j(B.24)

c\Y

消去非狀態變量:

-1

AX=(JA-JDJC)AX=AAX(B.25)

式（B.25）即為描述線性系統的狀態方程，其中A為〃x〃維系數矩陣，稱為該系統的狀態矩陣。

根據Lyaponov第一穩定性定理，如果線性化方程（B.2S）的所有特征根都具有負實部，則原系統的

平衡狀態是漸近穩定的；如果特征根至少有一個根具有正實部，則原系統的平衡狀態是不穩定的；如果

特征根有實部為零的情況（稱為臨界情況），則原非線性系統的穩定性不能從線性化方程的來判斷，而

必須考慮原方程展開式中二次和更高次項的影響。

（1）模式、振蕩頻率、阻尼比

系統的振蕩情況可根據線性化方程的特征值來確定，每一個特征值4.對應一個振蕩模式，其時間

特性由給出：

1）一個實數特征值對應于一個非振蕩模式。負的實數特征值表示衰減模式，其絕對值越大，則衰

減越快；正的實數特征值表示非周期性不稽定。與實數特征值相關的特征向量的值也是實數。

2）復數特征值總是以共較對的形式出現，每一對對應一個振蕩模式。相應的特征向量也為復數，

使得X”）的值在每一時刻為實數。例如，（。+勿）--初"+（4-勿）/+加”二/（2。85"+2公m日）

有如下形式：

ea,sin((yf+0\(B.26)

顯然，特征值的實部。刻畫了系統對振蕩的阻尼，而虛部。給出了振蕩的頻率。負實部表示正阻

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尼(衰減振蕩)，零實部表示無阻尼(等幅振蕩)，而正實部表示負阻尼(增幅振蕩)。

因此，對于一對更數特征值：

2=cr±jco(B.27)

振蕩頻率(Hz)由下式給出：

f=?(B.28)

2乃

阻尼比由下式給出：

4=/I。2(B.29)

當J＜0,則該模式是不穩定的；當＜=0,則該模式處于穩定邊界；當看＞0,則該模式是穩定的，g

越大，該模式穩定阻尼越強。

(2)模態

對于任一特征值4,當〃列向量。.滿足方程；

A"=40i=1,2,…，〃(B.30)

它稱為矩陣A關于特征值4的右特征向量。特征向量4有如下形式：必???~

同樣，當〃行向最憶滿足方程：

%A=4匕i=1,2,…,〃(B.31)

它稱為矩陣A關于特征值4.的左特征向量。

狀態向量At和Z之間的相互關系如下：

Ztv(r)=z(r)=弧…痣］z")

(B.32)

z(r)=y/Ax(r)=%…%J'W

右特征向量4給出了模態，即是一個特定模式被激勵時狀態變量的相對活動情況。。的元素的幅

值給出了第i個模式的幾個狀態變量的活動程度，元素的角度則表征了各狀態變量關于該模式的相位偏

移。在機電振蕩模式中，右特征向量的模反映了系統中各機組對同一振蕩模式的響應程度，表現為振蕩

的強弱程度，特征向量的模大，則振蕩就較強，反之就較弱。特征向量的相位反映了系統中各機組對同

一振蕩模式的同調程度。具有相同相位的機組是完全同調的，相位基本相同的機組則是基本同調的，相

位差在180°左右的機組(或機群)則是反調的，即相對發生振蕩的。

左特征向量匕確定了哪一種原始狀態變量的組合僅顯示第i個模式。因而右特征向量0的第攵個

元素測量了第i個模式中變量勺的活動，而左特征向量k的第k個元素表示了這個活動對第，個模式的

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權重。

(3)參與因子(ParticipationFaclor,或稱相關因子)

為了確定狀態變量Ax和模式z之間的關系，把右特征向量。和左特征向量”結合起來，形成如下

的參與矩陣(ParticipationMatrix)P,用它來度量狀態變量和模式之間的關聯程度：

2=仍P2…七』(B.33)

其中，￡=［玲匕…匕『=“心四必2…或必了

稱參與矩陣P的元素以.為參與因子，它度最了第i個模式與第k個狀態變量的相互參與

程度，反之亦然。稱矩陣P的第i列P,為第i個模式的參與向量。

由于數度量了第i個模式中/的活動性，憶《表示了這種活動對模式的權重，因此它們的乘積/%

度量了凈參與程度，是一個反映乙與乙可觀性公和可控性匕★的綜合指標。左、右特征向量的兀素相

乘使得無量綱(即與單位的選擇無關)。在實際應用中，參與因子〃-對于控制裝置裝設地點的選擇

有很大的指導意義。

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電力系統寬頻段錄波技術規范

編制說明

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目次

1編制背景.................................................................................2

2編制主要原則.............................................................................2

3與其他標準文件的關系....................................................................3

4主要工作過程.............................................................................3

5標準結構和內容...........................................................................3

6條文說明.................................................................................8

1編制背景

申請寬頻段錄波技術規范的目的在于對電網多類型振蕩監測、分析及防控策略制定提供

指導和支撐。

隨著新能源、直流輸電大規模投產，使電力電子裝置在系統中所占比重日益增加。電力

電子裝置具備快速響應特性，在傳統低頻振蕩等問題之外，還產生了中頻帶（5?300Hz）的涉

網穩定新問題。例如，2015年7月以來，新疆大規模風電匯集區域多次出現大量次/超同步諧

波，頻率分布在20Hz?gOHz附近，頻帶非常寬，大規模新能源與系統耦合引發次同步振蕩，

導致遠方火電機組故障跳閘，咐系統安全穩定運行產生了較大影響；2016年3月28口云南異

步聯網第1次系統性整體試驗期間，云南電網出現了長時間、大幅度的超低頻振蕩現象，振

蕩周期約20s（振蕩頻率約0.05Hz）,該振蕩一定程度上制約了異步后云南電網的安全穩定運

行；2011年12月，特高壓交流試驗示范工程擴建工程正式投運后，在正常運行過程中可以觀

察到聯絡線上存在有功功率波動的情況，低頻功率波動具有明顯的無序性，波動周期般為

數十秒到數分鐘，且具有隨機性；2015年1月23日，藏木電廠機組發生功率異常波動，引起

藏中電網系統頻率波動，波動周期為13s,引起藏中電網低頻減載動作及部分光伏脫網：2005

年9月1日發生了三次蒙西電網機組對系統的低頻振蕩，功率振蕩頻率在0.85-0.91Hz之間，

5OOkV豐萬雙線最大振幅達到900MW。

目前，現有錄波分析系統往往針對某一物理現象展開，例如，在分析低頻振蕩時，首先

將過濾掉其它頻率部分，只對關心頻段進行深入分析。單一分析功能可能屏蔽了呈現電力電

子化的特高壓交直流電網的新的物理現象，錯失對事故誘因分析的最佳時機。

鑒于上述的電網發展現狀，系統振蕩形式多樣，頻段分布較廣，充分說明當前錄波工作

方面有待進一步深入。目前，國內已有規范包括《電力系統實時動態監測系統技術規范》和

《電力系統動態記錄裝置通用技術條件》，側重于對相量值的獲取或故障信息的采集，還沒

有專門針對覆蓋寬頻段振蕩現象進行分析約束的技術標準，導致各電網公司在制定多頻段振

蕩問題監測方案時，采取的原則、方法和依據不統一，亟需通過編制標準落實相關內容，明

確寬頻段錄波分析工作的內容和要求，保障電網安全穩定協調發展。

2編制主要原則

2.1保證標準編制的規范性

2.1.1符合通用化標準制定要求

標準編制符合國家有關法律法規、強制性標準及相關政策要求；標準編制符合《GB"1.1

-2009標準化工作導則第1部分:標準的結構和編寫》相關要求。

2.1.2符合中國電機工程學會管理要求

按照《中國電機工程學會標準管理辦法（暫行）》相關規定申請、組織編寫《電力系統

寬頻段錄波技術規范》。

2.2保證標準實施的適用性

在充分調查現有技術標準、技術文獻、錄波裝置的基礎上，認真分析國內外同類技術標

準的技術水平和適用性，在預期可達到的條件下，積極地把寬頻段錄波所能涵蓋的物理現象

納入標準，以適應現代電力系統寬頻段錄波技術需求，提高寬頻段錄波產品規范化水平。

3與其他標準文件的關系

在編制標準的過程中，重點調研了如下標準以及相關論文等：

DLJT280-2012電尢系統同步相量測量裝置通用技術條件

DL/T553-2013電力系統動態記錄裝置通用技術條件

GB/T26865.2-2011電力系統實時動態監測系統第2部分：數據傳輸協議

GB/T28815-2012電力系統實時動態監測主站技術規范

GB/T17626.7-2017電磁兼容試驗和測量技術供電系統及所連設備諧波、間諧波的

測量和測量儀器導則

QGDW11763-2017新能源次同步振蕩監測系統技術規范

在上述標準基礎上，針對現有物理現象和系統監測需求，對寬頻段錄波功能內容進一步

明確和約束，與上述標準總體看來是繼承和發展的關系。

4主要工作過程

4.1標準提出

2017年，《電力系統寬頻段錄波技術規范》由中國電力科學研究院有限公司提出，經過

專家評審，獲得立項，屬于CSEE電力系統專業委員會標準。

4.2組織編制

2018年初，由中國電力科學研究院有限公司牽頭，聯合許繼集團有限公司等相關單位及

人員成立了標準編制組。

具體負責起草的中國電力科學研究院有限公司、許繼集團有限公司人員有：

宋墩文、馬世英、樊占峰、楊學濤、李柏青、馬士聰、藺立、周佩朋、王興安、劉濤、

李瑩、許鵬飛、劉開欣、杜三恩、劉道偉、宋新立、陳勇、李錚、宋瑞華、位土全、郅治、

馮靜、郁舒雁、楊紅英、謝家正、趙高尚。

標準編制組調研了現有中外錄波技術標準、查閱了包括中國電機學報、電網技術、電力

系統自動化等核心雜志中與錄波相關的報道，根據寬頻段錄波技術需求，形成J'《電力系統

寬頻段錄波技術規范》各部分內容。

5標準結構和內容

1范圍

本標準規定了電力系統寬頻段錄波應遵循的基本原則和要求，明確了寬頻段監測范圍、

計算方法、錄波接入子站技術要求、錄波主站數據分析及管理要求等。

本標準適用于接入主網220kV電壓等級的電力系統動態錄波裝置，是實現寬頻段監測分

析裝置設計、制造、檢驗和運行的依據。UOkV及以下電壓等級電網和發電廠的裝置可參考

本標準執行。

2規范性引用文件

下.列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注口期