[發(fā)明專利]一種基于數(shù)據(jù)聚類的小干擾穩(wěn)定機(jī)組分群方法及其系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210352974.7
• 申請(qǐng)日: 2012-09-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102916426A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-02-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 史東宇;顧麗鴻;魯廣明;陳啟超;李剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)電力科學(xué)研究院;國(guó)家電網(wǎng)公司
• 主分類號(hào): H02J3/00
• 分類號(hào): H02J3/00;G06F19/00
• 代理公司: 北京安博達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國(guó)文

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于數(shù)據(jù)聚類算法，具體涉及基于數(shù)據(jù)聚類的小干擾穩(wěn)定機(jī)組分群方法及其系統(tǒng)。

背景技術(shù)

電力系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)初期，同步發(fā)電機(jī)之間聯(lián)系緊密，阻尼繞組可以產(chǎn)生足夠的阻尼，低頻振蕩少有發(fā)生。但是，隨著東北—華北、川渝—華中、福建—華東等聯(lián)網(wǎng)工程的建設(shè)，“西電東送，南北互供，全國(guó)聯(lián)網(wǎng)”的局面已初步形成。如此規(guī)模龐大的電網(wǎng)形成之后，弱阻尼甚至負(fù)阻尼低頻振蕩問(wèn)題更加突出。在振蕩過(guò)程中，參與振蕩的機(jī)組轉(zhuǎn)子會(huì)進(jìn)行相對(duì)擺動(dòng)，輸電線路功率來(lái)回傳輸，影響了系統(tǒng)的正常運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)系統(tǒng)將失去同步。這給大電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行提出了更高的要求，因此研究大區(qū)域電網(wǎng)互聯(lián)產(chǎn)生的低頻振蕩問(wèn)題顯得更加迫切。

電力系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定分析，是研究電力系統(tǒng)發(fā)生小干擾后穩(wěn)定性的重要分析方法。如果系統(tǒng)振蕩能夠被抑制——即在一定時(shí)間內(nèi)，系統(tǒng)狀態(tài)偏移足夠小——?jiǎng)t系統(tǒng)是穩(wěn)定的；反之，如果振蕩的幅值不斷增大或無(wú)限地維持下去，則系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。在大型電力系統(tǒng)中，小擾動(dòng)穩(wěn)定性問(wèn)題分為局部振蕩模式和全局振蕩模式：局部振蕩模式的頻率范圍一般在0.7～2.5Hz之間；全局振蕩模式或區(qū)域振蕩模式頻率范圍一般在0.1～0.7Hz，地區(qū)局部振蕩模式又可有單機(jī)對(duì)系統(tǒng)的振蕩和少數(shù)幾臺(tái)機(jī)組(或機(jī)群)間的振蕩。遭受小干擾后的系統(tǒng)是否穩(wěn)定與很多因素有關(guān)，主要包括：初始運(yùn)行狀態(tài)，輸電系統(tǒng)中各元件聯(lián)系的緊密程度，以及各種控制裝置的特性等等。由于電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中難以避免小干擾的存在，所以正常運(yùn)行的電力系統(tǒng)首先必須是小干擾穩(wěn)定的。因此，進(jìn)行電力系統(tǒng)的小干擾穩(wěn)定分析，判斷系統(tǒng)在指定運(yùn)行方式下是否穩(wěn)定，也是電力系統(tǒng)分析中的一個(gè)基本任務(wù)。

電力系統(tǒng)小擾動(dòng)穩(wěn)定性相當(dāng)于一般動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)在李雅普諾夫意義下的漸進(jìn)穩(wěn)定性。通過(guò)計(jì)算線性化系統(tǒng)狀態(tài)矩陣的特征值、特征向量以及阻尼比、機(jī)電回路相關(guān)比、相關(guān)因子和特征值對(duì)參數(shù)的靈敏度等，從而分析判斷系統(tǒng)在小擾動(dòng)下的行為特征。相關(guān)因子反映了系統(tǒng)中各機(jī)組對(duì)同一振蕩模式的參與程度。相關(guān)因子大，相關(guān)程度就強(qiáng)。在系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定研究中，相關(guān)因子常常用來(lái)確定PSS（電力系統(tǒng)穩(wěn)定器）的配置地點(diǎn)，在相關(guān)因子大的電廠的發(fā)電機(jī)組配置PSS，一般可以得到良好的效果。如果把特征值對(duì)應(yīng)的特征向量在復(fù)平面內(nèi)表示出來(lái)就是該特征值對(duì)應(yīng)的模態(tài)圖。特征向量的模值反映了系統(tǒng)中各機(jī)組對(duì)同一振蕩模式的影響程度，表現(xiàn)為振蕩的強(qiáng)弱程度。特征向量的相位反映了系統(tǒng)中各機(jī)組對(duì)同一振蕩模式的同調(diào)程度。

綜上，對(duì)電網(wǎng)開(kāi)展小干擾安全穩(wěn)定分析，找出與之相關(guān)的振蕩模式，并合理選擇配置PSS裝置的發(fā)電機(jī)組，對(duì)提高電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行水平具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于數(shù)據(jù)聚類的小干擾穩(wěn)定機(jī)組分群方法及其系統(tǒng)，本發(fā)明采用數(shù)據(jù)聚類方法中的融合算法作為分群的方法，算法以特征向量分量的復(fù)角為主要判斷依據(jù)，輔之以特征向量幅值比較作為挑選代表發(fā)電機(jī)的方法。本發(fā)明可快速辨別出某一振蕩模式下的主要參與發(fā)電機(jī)，以及發(fā)電機(jī)分群情況，為抑制該模式振蕩的發(fā)生提供依據(jù)。

本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種基于數(shù)據(jù)聚類的小干擾穩(wěn)定機(jī)組分群方法，其改進(jìn)之處在于，所述方法包括下述步驟：

A、篩選掉等值機(jī)不參與振蕩的機(jī)組；

B、在振蕩模式下將機(jī)組按照相關(guān)因子大小進(jìn)行排序，并篩除相關(guān)因子小于0.0001的機(jī)組；

C、初始認(rèn)為每個(gè)機(jī)組獨(dú)自形成一個(gè)機(jī)群，記錄機(jī)群的數(shù)量N；

D、計(jì)算所述機(jī)組的特征向量分量之間的復(fù)角；

E、循環(huán)迭代合并相似度高的機(jī)群，直至機(jī)群數(shù)量降至5個(gè)或以下；

F、在余下機(jī)群中，按照所含機(jī)組數(shù)量的多少?gòu)亩嗟缴龠M(jìn)行排序；

G、把余下機(jī)群中包含機(jī)組數(shù)量最多的一群作為第一機(jī)群；把與第一機(jī)群間距離最大的機(jī)群作為第二機(jī)群；

H、分群結(jié)束并輸出結(jié)果信息。

其中，所述步驟A中，分振蕩模式讀取機(jī)組特征根和特征向量，通過(guò)篩選模塊篩選掉等值機(jī)不參與振蕩的機(jī)組。

其中，所述振蕩模式分為局部振蕩模式和全局振蕩模式；所述局部振蕩模式的頻率范圍在0.7～2.5Hz之間；所述全局振蕩模式或區(qū)域振蕩模式頻率范圍在0.1～0.7Hz，所述局部振蕩模式分為單機(jī)對(duì)系統(tǒng)的振蕩和少數(shù)幾臺(tái)機(jī)組或機(jī)群間的振蕩。

其中，所述步驟B中，在局部振蕩模式或全局振蕩模式下將所有機(jī)組按照相關(guān)因子大小進(jìn)行排序，并篩除相關(guān)因子小于0.0001的機(jī)組。