《电力系统宽频录波技术规范》

Q/GDWXXXXX—XXXXII附件3：FORMTEXT     CSEET/CSEEXXXX-YYYYFORMTEXT     FORMTEXT电力系统宽频段录波技术规范FORMTEXT     FORMTEXTXXXX-FORMTEXTXX-FORMTEXTXX发布FORMTEXTXXXX-FORMTEXTXX-FORMTEXTXX实施中国电机工程学会   发布 T/CSEE(/Z)XXXX-YYYYPAGE14电力系统宽频段录波技术规范范围本标准规定了电力系统宽频段录波应遵循的基本原则和要求，明确了宽频段监测范围、计算方法、录波接入子站技术要求、录波主站数据分析及管理要求等。本标准适用于接入主网220kV电压等级的电力系统动态录波装置，是实现宽频段监测分析装置设计、制造、检验和运行的依据。110kV及以下电压等级电网和发电厂的装置可参考本标准执行。规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。DL/T280-2012电力系统同步相量测量装置通用技术条件DL/T553-2013电力系统动态记录装置通用技术条件GB/T26865.2-2011电力系统实时动态监测系统第2部分：数据传输协议GB/T28815-2012电力系统实时动态监测主站技术规范GB/T17626.7-2017电磁兼容试验和测量技术供电系统及所连设备谐波、间谐波的测量和测量仪器导则GB/T26399-2011电力系统安全稳定控制技术导则DL755电力系统安全稳定导则IEEEStdC37.118.1a-2014电力系统同步相量标准 IEC/IEEE60255-118-1:2018,IEEE/IECInternationalStandard-Measuringrelaysandprotectionequipment-Part118-1:Synchrophasorforpowersystems-Measurements. IEEEStdC37.242-2013,IEEEGuideforSynchronization,Calibration,Testing,andInstallationofPhasorMeasurementUnits(PMUs)forPowerSystemProtectionandControl.术语和定义下列术语和定义适用于本文件。

相量Phasor正弦量可用相量表示，相量的模代表正弦量的幅值，在工程实践中相量的模有时也采用有效值；相量的幅角代表正弦量的初相角。

相量测量装置PhasorMeasurementUnit（PMU）利用全球定位系统秒脉冲作为同步时钟构成的相量测量单元，是用于进行同步相量测量、输出以及动态记录的装置。

广域测量系统WideAreaMeasurementSystem（WAMS）基于同步相量技术构成的新一代电网动态监测和控制系统，用于电网动态过程实时监控。PMU装置是WAMS子站单元。

录波器Oscillograph/Recorder用于电力系统发生故障时，自动地、准确地记录故障前、后过程的各种电气量变化情况的录波装置。通过这些电气量的分析、比较，用于分析处理事故、判断保护是否正确动作等。

低频振荡LowFrequencyOscillation电力系统在扰动下发生发电机转子的相对摇摆，并在缺乏阻尼时引起持续振荡，此时输电线路上功率会发生相应的功率波动，这种持续振荡的频率很低，一般在0.1-2.5Hz。

超低频振荡Ultra-LowFrequencyOscillation一般指频率小于0.1Hz的振荡现象。

次同步振荡SubsynchronousOscillation(SSO)汽轮发电机组在运行（平衡）点受到扰动后处于特殊运行状态下出现的一种异常状态，在这种运行状态下，电气系统与汽轮发电机组之间在一个或多个低于系统同步频率的频率下进行显著的能量交换。汽轮发电机组和PSS、HVDC以及FACTS装置等电气设备之间的相互作用。

次同步谐振SubsynchronousResonance(SSR)汽轮机组与具有串联补偿电容的输电系统间的耦合作用而产生的机电振荡行为，因为系统对该振荡所呈现的弱阻尼、无阻尼、甚至负阻尼特性，使这种振荡的振幅呈现逐渐增大的趋势。

次同步电流SubsynchronousCurrent频率范围在2.5Hz-50Hz（不含50Hz）之间的电流分量。

超同步电流HypersynchronousCurrent频率范围在50Hz-97.5Hz（不含50Hz）之间的电流分量。

连续录波ContinousRecording按照设定的频率连续采集关键电气量数据，并对数据进行处理和存储。

谐波群ValueofanHarmonicGroup谐波与两侧相邻的频谱分量的方均根值和的平方根值，谐波群的频率为谐波的频率。

间谐波群ValueofanInterharmonicGroup两个相邻2次谐波以上频率之间所有频谱分量的方均根值，间谐波群的频率为相邻两个谐波频谱的平均值。符号、代号和缩略语下列符号、代号和缩略语适用于本文件。FFT：快速傅里叶变换（FastFourierTransform）SSO：次同步振荡（SubsynchronousOscillation）宽频段录波总体要求宽频段录波系统包括宽频段录波子站、宽频段录波数据分析与管理主站，典型系统架构见附录A。宽频段录波应实现对电网超低频/低频振荡、次同步/超同步振荡、高次谐波/间谐波的监视、记录、告警及数据分析管理。电力系统宽频段涉及0～2500Hz频率范围，更高频率范围分析与监测可参考本技术规范执行。采用加窗FFT、Prony等时域分析方法，实现电力系统宽频段录波数据监测分析。进行超低频/低频振荡、次同步/超同步振荡事故反演分析时，宜结合时域仿真、频域特征值分析法。宽频段录波系统宜实现对火电厂、水电厂、新能源场站/汇集站、变电站/开关站、直流换流站宽频段振荡监测分析预警。电力系统宽频段录波能指导实际电网复杂振荡监视、预警及事故排查分析。宽频段录波监测范围及计算分析方法宽频段录波监测范围应具备0～2.5Hz范围的超低频/低频振荡监测与分析功能；应具备2.5～100Hz范围的次同步/超同步振荡的电压、电流和功率监测与分析功能；应具备100～300Hz范围的高次谐波/间谐波的功率振荡测量与分析功能；应具备100～2500Hz范围的高次谐波/间谐波的电压、电流测量与分析功能。宽频段录波计算分析方法为避免频谱泄漏现象和栅栏效应，宜采用加窗插值FFT算法，跟踪辨识宽频段信号（超低频/低频振荡、次同步/超同步振荡、高次谐波/间谐波）的频率、幅值及相位信息。算法原理详见附录B1。推荐在宽频段录波子站终端嵌入加窗插值FFT算法进行实时统一频谱分析，高灵敏度及时捕获可疑录波数据。为滤除噪声影响，宜在PRONY分析前增加前置滤波环节，辨识得到宽频段信号（超低频/低频振荡、次同步/超同步振荡、高次谐波/间谐波）的频率、幅值、相位、衰减系数信息。算法原理详见附录B2。推荐在宽频段录波数据分析与管理主站基于PRONY对可疑数据展开二次详细分析。在超低频/低频振荡、次同步/超同步振荡事故反演分析时，数据分析与管理主站宜结合时域仿真法、频域特征值分析法，计算振荡频率、阻尼比、特征向量、参与因子等指标，分析系统振荡特性。其中，用于分析超低频/低频振荡的频域分析算法原理详见附录B3。按照数据源差异，超低频/低频振荡宜采用基波相量录波数据进行分析；次同步/超同步振荡、高次谐波/间谐波应采用瞬时测量录波数据进行分析，分为直接基于FFT频谱分析方法和按照GB/T17626的谐波汇聚方案分析方法。宽频段录波子站技术要求宽频段录波子站监测功能要求具备越限事件数据记录功能当发生下列事件时，应建立和保存事件标识，并将触发标志和触发原因实时上送到宽频段录波数据分析与管理主站，以方便用户获取事件发生时段的动态数据：基波频率越限； 频率变化率越限； 幅值越上限，包括正序电压、正序电流、负序电压、负序电流、零序电压、零序电流、相电压、相电流幅值越上限； 幅值越下限，包括正序电压、相电压幅值越下限； 收到继电保护、安全自动装置跳闸输出信号； 收到人工启动记录命令。上述事件发生时，宽频段录波子站触发启动连续记录采样功能；触发时使用原始采样率记录，连续记录可适当降低采样率。具备超低频/低频振荡监测功能 能够监测0Hz～2.5Hz范围的超低频/低频振荡； 超低频/低频功率振荡判据：功率振荡峰峰值超过预设门槛Posc并持续X个周波；Posc与X数值可整定； 超低频/低频振荡检测频率分辨率不低于0.1Hz； 系统发生超低频/低频功率振荡时，子站应启动录波功能，并能够建立对应的事件标志，发出超低频/低频振荡告警事件； 能够计算超低频/低频功率振荡的振荡频率、振荡幅值； 能够将超低频/低频功率振荡主导分量的幅值、频率上送至数据分析与管理平台。具备次同步/超同步振荡监测功能 能够监测2.5Hz～45Hz和55Hz～100Hz范围的次同步/超同步振荡； 次同步/超同步振荡判据：瞬时功率次同步/超同步振荡分量超过预设门槛Psso并持续X秒；Psso与X数值可整定； 次同步/超同步振荡检测频率分辨率不低于1Hz； 当电力系统发生次同步/超同步振荡时，子站应启动录波功能，并能够建立对应的事件标志，发出次同步/超同步振荡告警事件； 能够计算测量点的次同步/超同步振荡功率的振荡频率、振荡幅值； 能够将次同步/超同步振荡主导分量的幅值、频率上送至数据分析与管理平台。具备高次谐波/间谐波监测功能能够监测100Hz～2500Hz范围的高次谐波/间谐波振荡； 高次谐波/间谐波检测频率分辨率不低于1Hz； 当电力系统发生高次谐波/间谐波振荡时，子站应启动录波功能，并能够建立对应的事件标志，发出高次谐波/间谐波振荡告警事件； 能够计算高次谐波/间谐波的振荡频率、振荡幅值； 能够将高次谐波/间谐波主导分量的幅值、频率上送至数据分析与管理平台。宽频段录波子站数据处理要求具备连续录波功能，最高采样频率不低于12.8kHz，连续记录原始采样数据保存至高可靠存储器中；具备自动将越限基波相量数据、瞬时值录波数据和装置状态信息传送到主站能力；具备响应、接受主站的召唤命令，传送部分或全部动态数据，以及传送采样数据能力；具备同时与多个主站通信的能力，与主站通信应采用可靠以太网或专用通信方式；具备条件时，应采用厂站时间同步装置输出的时间同步信号作为数据采样的基准时间源；在最大数据量和最高记录密度条件下，子站装置动态数据保存时间应不少于15天。宽频段录波数据分析与管理要求主站分析功能要求应具备超低频/低频振荡、次同步/超同步振荡、高次谐波/间谐波振荡信号详细频谱分析功能；应具备超低频/低频振荡、次同步/超同步振荡、高次谐波/间谐波振荡信号阻尼分析功能；宜配备离线时域仿真、频域特征值分析功能；宜配备区域振荡场景可视化分析功能；宜配备振荡源定位分析功能。主站数据管理要求应具备接收子站主动上送数据、并对历史数据进行分类存储功能；应具备接收到子站宽频段录波告警信号，自动召唤相关子站连续录波数据功能；应具备根据用户需求，下发订阅数据参数，对原始高频采样数据、插值处理后数据、分析结果数据等进行灵活定制，进而提取所需数据功能；应具备历史数值浏览、数据格式转换功能；应具备根据索引调阅各类振荡的原始录波文件功能。

（规范性附录）

宽频段录波系统典型架构宽频段录波装置采集信息可通过子站数据集中装置和数据分析与管理主站对接，亦可直接和数据分析与管理主站对接，两种模式或混合模式均可。在没有配置主站情况下，也可通过专用通信，实现不同变电站或发电厂宽频录波装置接入子站装置，实现宽频记录、监测分析功能。宽频振荡的监测和详细频谱分析功能可在子站实现，此时，子站可将频谱分析结果的按要求上送主站，主站可直接对多个上送的计算量进行汇总和分析。宽频段录波装置也可不进行精确的频谱分析，主要完成带时标事件信号、原始监测数据的上送，由主站根据事件发生时刻召唤原始采样数据，并完成数据的计算和分析。为避免通讯压力，宽频振荡的监测和详细频谱分析功能宜在终端实现。宽频段录波系统典型架构见图A.1。宽频录波装置跨站接入子站数据集中装置见图A.2。宽频段录波系统典型架构宽频录波装置跨站接入子站数据集中装置

（资料性附录）

宽频录波计算分析方法加窗插值高精度FFT算法加窗插值FFT算法是在传统快速傅里叶变换（FFT）基础上进行改进，以克服频谱泄漏和栅栏效应，提高分析精度。计算步骤如下：（1）将原时域信号序列x(k)进行加窗计算，以汉宁（hanning）窗为例：（B.1）其中hanning(k)=0.5-0.5cos2πk/(N-1)，N为采样点数。（2）对所获取的序列xa(k)进行FFT运算，得到频域序列Xa(k)，对应的频率为(k-1)fz，其中fz为频率分辨率。（3）从序列Xa(k)的幅值|Xa(k)|中找到一个极大值点，并进行如下插值运算：a）选取该点左右两侧相邻的点进行幅值比较，找到次大值点，并将极大值点与次大值点间下标k较小者设为k=n1，则另一者下标为k=n1+1；b）计算系数，以及，并依据下式获取频率、幅值、相角信息。（B.2）（4）重复步骤（3），当完成全部极大值点的搜索，或所获取的极大值低于所设定的门槛值时结束计算。解决频谱泄漏的问题，通常采用余弦窗的方法。图A.3为矩形窗和hanning窗频谱比较，从图中可以看出，hanning窗的旁瓣较小，不同信号之间的干扰将大大降低。但余弦窗也有自身的不足，其增大了主瓣的频谱跨度，变相降低了分辨率。时域加窗后的信号如下式所示：（B.3）式中，为信号的采样序列，为余弦窗，为加窗后的信号序列。频谱泄漏对比信号经余弦窗后的频谱可用核表示如下：（B.4）式中，为余弦窗的频谱序号，为核，为复幅值，为余弦窗系数。核的表达式如下：（B.5）式中，为数据窗的长度。下面对栅栏效应处理进行说明。系统中的信号位于分辨率之间时，信号将分散到相邻的两个频率上，无法获得信号的真实频率、相位和幅值。为获得系统的频谱分布情况，通常采用两种方法：插值和汇聚。汇聚方法：汇聚不要求精确的频谱值，计算频段内的能量总和。计算公式如下：（B.6）式中，为频段下限，为频段上限，为频段内的信号频率，为测量频率，为频率处的幅值，为测量幅值。插值方法：假设模型信号如下式：（B.7）式中，为信号幅值，，为频谱分辨率，为极值点频谱序号，为极值点频率，为真实信号频率与频谱极值点之间的频率距离（），得到即可得到频谱的插值位置。信号（B.6）通过矩形窗转换到频谱可用核表示如下：（B.8）由式（B.7）可得模型信号经余弦窗后在频谱上的计算公式：（B.9）式中，为核；为极值点在频谱中的序号；取值为整数；是加窗后在频谱处的幅值，经加窗后的FFT或DFT即可求得，只需求出，即可得到真实信号的频谱复数值：（B.10）可通过相邻复幅值系数计算求得，具体如下：（B.11）式中，和代表加窗后的FFT复幅值，为已求出量；和为加窗后的信号模型（含未知量）。设，将式（B.9）带入式（B.11）可得：（B.12）求出后，即可得到复幅值：（B.13）Prony算法Prony算法针对等间距采样点，假设信号模型是一系列具有任意频率、幅值、相位、衰减因子的指数函数的线性组合，即由一系列衰减的正弦频率分量组成。信号模型离散时间的函数形式表示为(B.14)式中，为第n个采样点的估计值，p为Prony信号模型的阶数，N为数据采样点的个数，此函数形式作为实测数据x(0)，x(1)，…，x(N-1)的模型。和是复数，且有(B.15)(B.16)式中，为振幅，为相位(rad)，为衰减因子，为振荡频率(Hz)，为采样时间间隔。公式（B.17）的拟合是下列常系数微分方程的齐次解：(B.17)对方程（B.20）中的参数做最小二乘估计，使误差平方和最小：(B.18)解方程可得到系数，进一步可求解如下特征方程的根：(B.19)求解上述方程可得到幅值、相位、频率和衰减因子。(B.20)超低频/低频振荡频域特征值分析方法为从电网全局角度进行超低频/低频振荡事故反演分析，宜在数据分析与管理主站结合频域特征值分析法开展仿真对比研究。频域特征值分析方法是基于电网潮流结果数据及动态模型数据，通过建立电力系统的微分代数方程，并在稳态平衡点附近线性化，求解线性化矩阵的特征值，进而根据频率、阻尼比、特征向量角度、参与因子等指标来分析系统的振荡特性。超低频/低频振荡特征值分析原理如下。电力系统的动态特性可以由一组非线性微分方程组和一组非线性代数方程组描述：(B.21)在平衡点附近线性化，把各变量表示为其初始值与微增量之和：。将所得方程组在平衡点附近展开成泰勒级数，并略去各微增量的二次及高次项，得：(B.22)定义状态向量和非状态向量如下：(B.23)将(B.22)写成矩阵形式：(B.24)消去非状态变量：(B.25)式(B.25)即为描述线性系统的状态方程，其中A为维系数矩阵，称为该系统的状态矩阵。根据Lyaponov第一稳定性定理，如果线性化方程(B.25)的所有特征根都具有负实部，则原系统的平衡状态是渐近稳定的；如果特征根至少有一个根具有正实部，则原系统的平衡状态是不稳定的；如果特征根有实部为零的情况（称为临界情况），则原非线性系统的稳定性不能从线性化方程的来判断，而必须考虑原方程展开式中二次和更高次项的影响。（1）模式、振荡频率、阻尼比系统的振荡情况可根据线性化方程的特征值来确定，每一个特征值对应一个振荡模式，其时间特性由给出：1）一个实数特征值对应于一个非振荡模式。负的实数特征值表示衰减模式，其绝对值越大，则衰减越快；正的实数特征值表示非周期性不稳定。与实数特征值相关的特征向量的值也是实数。2）复数特征值总是以共轭对的形式出现，每一对对应一个振荡模式。相应的特征向量也为复数，使得的值在每一时刻为实数。例如，有如下形式：(B.26)显然，特征值的实部刻画了系统对振荡的阻尼，而虚部给出了振荡的频率。负实部表示正阻尼(衰减振荡)，零实部表示无阻尼(等幅振荡)，而正实部表示负阻尼(增幅振荡)。因此，对于一对复数特征值：(B.27)振荡频率(Hz)由下式给出：(B.28)阻尼比由下式给出：(B.29)当，则该模式是不稳定的；当，则该模式处于稳定边界；当，则该模式是稳定的,越大，该模式稳定阻尼越强。（2）模态对于任一特征值，当列向量满足方程：(B.30)它称为矩阵关于特征值的右特征向量。特征向量有如下形式：同样，当行向量满足方程：(B.31)它称为矩阵关于特征值的左特征向量。状态向量和之间的相互关系如下：(B.32)右特征向量给出了模态，即是一个特定模式被激励时状态变量的相对活动情况。的元素的幅值给出了第个模式的个状态变量的活动程度，元素的角度则表征了各状态变量关于该模式的相位偏移。在机电振荡模式中，右特征向量的模反映了系统中各机组对同一振荡模式的响应程度，表现为振荡的强弱程度，特征向量的模大，则振荡就较强，反之就较弱。特征向量的相位反映了系统中各机组对同一振荡模式的同调程度。具有相同相位的机组是完全同调的，相位基本相同的机组则是基本同调的，相位差在180°左右的机组（或机群）则是反调的，即相对发生振荡的。左特征向量确定了哪一种原始状态变量的组合仅显示第个模式。因而右特征向量的第个元素测量了第个模式中变量的活动，而左特征向量的第个元素表示了这个活动对第个模式的权重。（3）参与因子(ParticipationFactor，或称相关因子)为了确定状态变量和模式之间的关系，把右特征向量和左特征向量结合起来，形成如下的参与矩阵(ParticipationMatrix)，用它来度量状态变量和模式之间的关联程度：(B.33)其中，称参与矩阵的元素为参与因子，它度量了第个模式与第个状态变量的相互参与程度，反之亦然。称矩阵的第列为第个模式的参与向量。由于度量了第个模式中的活动性，表示了这种活动对模式的权重，因此它们的乘积度量了净参与程度，是一个反映与可观性和可控性的综合指标。左、右特征向量的元素相乘使得无量纲（即与单位的选择无关）。在实际应用中，参与因子对于控制装置装设地点的选择有很大的指导意义。Q/GDWXX-XXX—2012-1XXXX电力系统宽频段录波技术规范编 制 说 明目次TOC\o"1-1"\h\z\u1编制背景 22编制主要原则 23与其他标准文件的关系 34主要工作过程 35标准结构和内容 36条文说明 81编制背景申请宽频段录波技术规范的目的在于对电网多类型振荡监测、分析及防控策略制定提供指导和支撑。随着新能源、直流输电大规模投产，使电力电子装置在系统中所占比重日益增加。电力电子装置具备快速响应特性，在传统低频振荡等问题之外，还产生了中频带(5~300Hz)的涉网稳定新问题。例如，2015年7月以来，新疆大规模风电汇集区域多次出现大量次/超同步谐波，频率分布在20Hz~80Hz附近，频带非常宽，大规模新能源与系统耦合引发次同步振荡，导致远方火电机组故障跳闸，对系统安全稳定运行产生了较大影响；2016年3月28日云南异步联网第1次系统性整体试验期间，云南电网出现了长时间、大幅度的超低频振荡现象，振荡周期约20s(振荡频率约0.05Hz)，该振荡一定程度上制约了异步后云南电网的安全稳定运行；2011年12月，特高压交流试验示范工程扩建工程正式投运后，在正常运行过程中可以观察到联络线上存在有功功率波动的情况，低频功率波动具有明显的无序性，波动周期一般为数十秒到数分钟，且具有随机性；2015年1月23日，藏木电厂机组发生功率异常波动，引起藏中电网系统频率波动，波动周期为13s，引起藏中电网低频减载动作及部分光伏脱网；2005年9月1日发生了三次蒙西电网机组对系统的低频振荡，功率振荡频率在0.85-0.91Hz之间，500kV丰万双线最大振幅达到900MW。目前，现有录波分析系统往往针对某一物理现象展开，例如，在分析低频振荡时，首先将过滤掉其它频率部分，只对关心频段进行深入分析。单一分析功能可能屏蔽了呈现电力电子化的特高压交直流电网的新的物理现象，错失对事故诱因分析的最佳时机。鉴于上述的电网发展现状，系统振荡形式多样，频段分布较广，充分说明当前录波工作方面有待进一步深入。目前，国内已有规范包括《电力系统实时动态监测系统技术规范》和《电力系统动态记录装置通用技术条件》，侧重于对相量值的获取或故障信息的采集，还没有专门针对覆盖宽频段振荡现象进行分析约束的技术标准，导致各电网公司在制定多频段振荡问题监测方案时，采取的原则、方法和依据不统一，亟需通过编制标准落实相关内容，明确宽频段录波分析工作的内容和要求，保障电网安全稳定协调发展。2编制主要原则2.1保证标准编制的规范性2.1.1符合通用化标准制定要求标准编制符合国家有关法律法规、强制性标准及相关政策要求；标准编制符合《GB/T1.1—2009标准化工作导则第1部分:标准的结构和编写》相关要求。2.1.2符合中国电机工程学会管理要求按照《中国电机工程学会标准管理办法（暂行）》相关规定申请、组织编写《电力系统宽频段录波技术规范》。2.2保证标准实施的适用性在充分调查现有技术标准、技术文献、录波装置的基础上，认真分析国内外同类技术标准的技术水平和适用性，在预期可达到的条件下，积极地把宽频段录波所能涵盖的物理现象纳入标准，以适应现代电力系统宽频段录波技术需求，提高宽频段录波产品规范化水平。3与其他标准文件的关系在编制标准的过程中，重点调研了如下标准以及相关论文等：DL/T280-2012电力系统同步相量测量装置通用技术条件DL/T553-2013电力系统动态记录装置通用技术条件GB/T26865.2-2011电力系统实时动态监测系统第2部分：数据传输协议GB/T28815-2012电力系统实时动态监测主站技术规范GB/T17626.7-2017电磁兼容试验和测量技术供电系统及所连设备谐波、间谐波的测量和测量仪器导则QGDW11763-2017新能源次同步振荡监测系统技术规范在上述标准基础上，针对现有物理现象和系统监测需求，对宽频段录波功能内容进一步明确和约束，与上述标准总体看来是继承和发展的关系。4主要工作过程4.1标准提出2017年，《电力系统宽频段录波技术规范》由中国电力科学研究院有限公司提出，经过专家评审，获得立项，属于CSEE电力系统专业委员会标准。4.2组织编制2018年初，由中国电力科学研究院有限公司牵头，联合许继集团有限公司等相关单位及人员成立了标准编制组。具体负责起草的中国电力科学研究院有限公司、许继集团有限公司人员有：宋墩文、马世英、樊占峰、杨学涛、李柏青、马士聪、蔺立、周佩朋、王兴安、刘涛、李莹、许鹏飞、刘开欣、杜三恩、刘道伟、宋新立、陈勇、李铮、宋瑞华、位士全、郅治、冯静、郁舒雁、杨红英、谢家正、赵高尚。标准编制组调研了现有中外录波技术标准、查阅了包括中国电机学报、电网技术、电力系统自动化等核心杂志中与录波相关的报道，根据宽频段录波技术需求，形成了《电力系统宽频段录波技术规范》各部分内容。5标准结构和内容1范围本标准规定了电力系统宽频段录波应遵循的基本原则和要求，明确了宽频段监测范围、计算方法、录波接入子站技术要求、录波主站数据分析及管理要求等。本标准适用于接入主网220kV电压等级的电力系统动态录波装置，是实现宽频段监测分析装置设计、制造、检验和运行的依据。110kV及以下电压等级电网和发电厂的装置可参考本标准执行。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。DL/T280-2012电力系统同步相量测量装置通用技术条件DL/T553-2013电力系统动态记录装置通用技术条件GB/T26865.2-2011电力系统实时动态监测系统第2部分：数据传输协议GB/T28815-2012电力系统实时动态监测主站技术规范GB/T17626.7-2017电磁兼容试验和测量技术供电系统及所连设备谐波、间谐波的测量和测量仪器导则GB/T26399-2011电力系统安全稳定控制技术导则DL755电力系统安全稳定导则IEEEStdC37.118.1a-2014电力系统同步相量标准 IEC/IEEE60255-118-1:2018,IEEE/IECInternationalStandard-Measuringrelaysandprotectionequipment-Part118-1:Synchrophasorforpowersystems-Measurements. IEEEStdC37.242-2013,IEEEGuideforSynchronization,Calibration,Testing,andInstallationofPhasorMeasurementUnits(PMUs)forPowerSystemProtectionandControl.3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。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，在工程实践中相量的模有时也采用有效值；相量的幅角代表正弦量的初相角。3.2相量测量装置PhasorMeasurementUnit（PMU）利用全球定位系统秒脉冲作为同步时钟构成的相量测量单元，是用于进行同步相量测量、输出以及动态记录的装置。3.3广域测量系统WideAreaMeasurementSystem（WAMS）基于同步相量技术构成的新一代电网动态监测和控制系统，用于电网动态过程实时监控。PMU装置是WAMS子站单元。3.4录波器Oscillograph/Recorder用于电力系统发生故障时，自动地、准确地记录故障前、后过程的各种电气量变化情况的录波装置。通过这些电气量的分析、比较，用于分析处理事故、判断保护是否正确动作等。3.5低频振荡LowFrequencyOscillation电力系统在扰动下发生发电机转子的相对摇摆，并在缺乏阻尼时引起持续振荡，此时输电线路上功率会发生相应的功率波动，这种持续振荡的频率很低，一般在0.1-2.5Hz。3.6超低频振荡Ultra-LowFrequencyOscillation一般指频率小于0.1Hz的振荡现象。3.7次同步振荡SubsynchronousOscillation(SSO)汽轮发电机组在运行（平衡）点受到扰动后处于特殊运行状态下出现的一种异常状态，在这种运行状态下，电气系统与汽轮发电机组之间在一个或多个低于系统同步频率的频率下进行显著的能量交换。汽轮发电机组和PSS、HVDC以及FACTS装置等电气设备之间的相互作用。3.8次同步谐振SubsynchronousResonance(SSR)汽轮机组与具有串联补偿电容的输电系统间的耦合作用而产生的机电振荡行为，因为系统对该振荡所呈现的弱阻尼、无阻尼、甚至负阻尼特性，使这种振荡的振幅呈现逐渐增大的趋势。3.9次同步电流SubsynchronousCurrent频率范围在2.5Hz-50Hz（不含50Hz）之间的电流分量。3.10超同步电流HypersynchronousCurrent频率范围在50Hz-97.5Hz（不含50Hz）之间的电流分量。3.11连续录波ContinousRecording按照设定的频率连续采集关键电气量数据，并对数据进行处理和存储。3.12谐波群ValueofanHarmonicGroup谐波与两侧相邻的频谱分量的方均根值和的平方根值，谐波群的频率为谐波的频率。3.13间谐波群ValueofanInterharmonicGroup两个相邻2次谐波以上频率之间所有频谱分量的方均根值，间谐波群的频率为相邻两个谐波频谱的平均值。4符号、代号和缩略语下列符号、代号和缩略语适用于本文件。FFT：快速傅里叶变换（FastFourierTransform）SSO：次同步振荡（SubsynchronousOscillation）5宽频段录波总体要求5.1宽频段录波系统包括宽频段录波子站、宽频段录波数据分析与管理主站，典型系统架构见附录A。5.2宽频段录波应实现对电网超低频/低频振荡、次同步/超同步振荡、高次谐波/间谐波的监视、记录、告警及数据分析管理。5.3电力系统宽频段涉及0～2500Hz频率范围，更高频率范围分析与监测可参考本技术规范执行。5.4采用加窗FFT、Prony等时域分析方法，实现电力系统宽频段录波数据监测分析。5.5进行超低频/低频振荡、次同步/超同步振荡事故反演分析时，宜结合时域仿真、频域特征值分析法。5.6宽频段录波系统宜实现对火电厂、水电厂、新能源场站/汇集站、变电站/开关站、直流换流站宽频段振荡监测分析预警。5.7电力系统宽频段录波能指导实际电网复杂振荡监视、预警及事故排查分析。6宽频段录波监测范围及计算分析方法6.1宽频段录波监测范围6.1.1应具备0～2.5Hz范围的超低频/低频振荡监测与分析功能；6.1.2应具备2.5～100Hz范围的次同步/超同步振荡的电压、电流和功率监测与分析功能；6.1.3应具备100～300Hz范围的高次谐波/间谐波的功率振荡测量与分析功能；6.1.4应具备100～2500Hz范围的高次谐波/间谐波的电压、电流测量与分析功能。6.2宽频段录波计算分析方法6.2.1为避免频谱泄漏现象和栅栏效应，宜采用加窗插值FFT算法，跟踪辨识宽频段信号（超低频/低频振荡、次同步/超同步振荡、高次谐波/间谐波）的频率、幅值及相位信息。算法原理详见附录B1。推荐在宽频段录波子站终端嵌入加窗插值FFT算法进行实时统一频谱分析，高灵敏度及时捕获可疑录波数据。6.2.2为滤除噪声影响，宜在PRONY分析前增加前置滤波环节，辨识得到宽频段信号（超低频/低频振荡、次同步/超同步振荡、高次谐波/间谐波）的频率、幅值、相位、衰减系数信息。算法原理详见附录B2。推荐在宽频段录波数据分析与管理主站基于PRONY对可疑数据展开二次详细分析。6.2.3在超低频/低频振荡、次同步/超同步振荡事故反演分析时，数据分析与管理主站宜结合时域仿真法、频域特征值分析法，计算振荡频率、阻尼比、特征向量、参与因子等指标，分析系统振荡特性。其中，用于分析超低频/低频振荡的频域分析算法原理详见附录B3。6.2.4按照数据源差异，超低频/低频振荡宜采用基波相量录波数据进行分析；次同步/超同步振荡、高次谐波/间谐波应采用瞬时测量录波数据进行分析，分为直接基于FFT频谱分析方法和按照GB/T17626的谐波汇聚方案分析方法。7宽频段录波子站技术要求7.1宽频段录波子站监测功能要求7.1.1具备越限事件数据记录功能当发生下列事件时，应建立和保存事件标识，并将触发标志和触发原因实时上送到宽频段录波数据分析与管理主站，以方便用户获取事件