[發明專利]基于SOD?LMS的大規模多時滯電力系統穩定性判別方法

有效

• 申請號: 201610408812.9
• 申請日: 2016-06-08
• 公開（公告）號: CN105977969B
• 公開（公告）日: 2017-10-03
• 發明（設計）人: 葉華;王燕燕;劉玉田;王亮;慈文斌;李莉;劉曉明
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;G06Q50/06
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司37221
• 代理人: 張勇

技術領域

本發明涉及電力系統穩定性分析領域，具體涉及一種基于SOD-LMS的大規模多時滯電力系統穩定性判別方法，SOD-LMS是“Solution Operator Discretization-Linear MultiStep”的縮寫，中文含義：解算子線性多步離散化。

背景技術

隨著能源和電力需求的不斷增長，建立跨區、跨國的大型互聯電網是21世紀以來電力發展的新階段。然而在互聯初期，復雜的電氣結構和薄弱的輸電環節使得互聯電網更容易出現區域間低頻振蕩現象。相對局部振蕩而言，區間振蕩的涉及范圍廣，參與振蕩的機群間的電氣聯系十分復雜，對大規模互聯電網的穩定性的影響更為突出。以本地信號為輸入的電力系統穩定器(Power System Stabilizer，PSS)能夠較好地鎮定局部振蕩模式，但是難以平息區間振蕩模式，從而難以保證大規模互聯電網的穩定性。

廣域測量系統(Wide-Area Measurement System，WAMS)的出現和發展，使得采用全局的、遠端的信息實現電力系統穩定控制成為可能，為抑制大規模互聯電網的區域間低頻振蕩帶來契機。WAMS主要由三部分組成：相量測量單元(Phasor Measurement Unit，PMU)，通信網絡，以及監控系統。位于廠站的PMU利用全球定位系統(Global Positioning System，GPS)的高精度時鐘信號，同步測量電網各個樞紐點的狀態量。通過通信系統中的高速信息通道將貼有時標的量測數據傳送到監控系統，實現電力系統的實時監測、保護和控制。經過分析處理的實時數據庫中的量測數據，不僅能用來檢測電力系統中的低頻振蕩信息，還能為阻尼控制器提供有效反映區域間低頻振蕩模式的廣域反饋信號。進而，優化控制器的性能，提升系統的阻尼水平和遠距離大容量輸電的能力。

然而，廣域量測數據在由不同的通信介質(如光纖、數字微波、電力線等)組成的通信系統中傳輸和處理時，存在幾十到幾百毫秒間變化的通信延時。當網絡結構復雜，且傳輸數據量大時，廣域信息在PMU的采集、通信網絡的輸送和監控系統的分析處理中存在的實際時滯往往比理論值更大。時滯是導致系統控制律失效、運行狀況惡化和系統失穩的一種重要誘因。時滯常數較大時，系統特征值會發生較大偏差，甚至會完全改變系統的小擾動穩定性。綜上所述，現代大規模互聯電網利用廣域測量信息進行電力系統閉環控制時，必須計及時滯的影響。

考慮時滯影響后，電力系統的狀態不僅與當前時刻的狀態有關，還取決于系統過去的狀態。因此，時滯電力系統的模型可以用一個時滯微分-代數方程來描述。與常微分方程所描述的系統不同，時滯微分方程所描述的電力系統的解空間是無窮維的。在頻域中，時滯電力系統對應的特征方程，存在超越項，有無窮多個解(特征值)。因此，考慮時滯影響后，電力系統穩定性研究的難度大大增加。

目前，涉及時滯電力系統小干擾穩定性判別的專利中，中國發明專利一種時滯電力系統穩定的判別方法.201010123345.8[P]利用搜索追蹤方法確定系統的時滯穩定域。然而，上述方法中時滯特征值求解和搜索過程的計算量較大。中國發明專利基于Padé近似的時滯電力系統特征值計算與穩定性判別方法.201210271783.8[P].通過有理多項式來逼近時滯環節，進而計算系統最右側的關鍵特征值，并判斷系統的時滯穩定性。然而，上述方法的準確性與計算結果的精度需要經過深入分析與研究。中國發明專利基于EIGD的大規模時滯電力系統特征值計算方法.201510055743.3[P].提出了一種基于顯式無窮小生成元離散化(Explicit Infinitesimal Generator Discretization，EIGD)的大規模時滯電力系統特征值計算方法。上述方法需要通過多次掃描[0.1,2.5]Hz低頻振蕩頻率范圍內、靠近虛軸的關鍵特征值，才能判斷系統的時滯穩定性。中國發明專利基于SOD-PS的電力系統時滯穩定性判別方法.201510229738.X[P].提出了一種基于解算子偽譜離散化(Solution Operator Discretization-Pseudospectral，SOD-PS)的電力系統時滯穩定性判別方法。該方法只需要計算解算子離散化矩陣的模值最大的一個特征值或一對共軛特征值，就可以判斷出系統在固定時滯下的穩定性。然而，該方法在計算部分關鍵特征值時，需要求取離散化子矩陣的逆，計算量大、計算時間長。

發明內容