[發(fā)明專利]基于改進(jìn)非線性變換的水電系統(tǒng)頻率非線性特性分析方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611164674.0
• 申請(qǐng)日: 2016-12-16
• 公開（公告）號(hào): CN106776473B
• 公開（公告）日: 2018-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高慧敏;章堅(jiān)民;吳晨曦;余再興;汪義旺
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杭州電子科技大學(xué)信息工程學(xué)院
• 主分類號(hào): G06F17/13
• 分類號(hào): G06F17/13;G06F17/16;G06Q50/06
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 杜軍

本發(fā)明公開了一種基于改進(jìn)非線性變換的水電系統(tǒng)頻率非線性特性分析。本發(fā)明首先建立包含彈性水擊的水電系統(tǒng)模型；計(jì)算特征值和左右特征向量，得到泰勒級(jí)數(shù)展開式；然后根據(jù)線性變換得到Z1空間表達(dá)式，然后進(jìn)行一系列改進(jìn)非線性變換，每次保留與振蕩模式相關(guān)的二次非線性項(xiàng)，最后得到變換后Z空間方程，在該空間振蕩模式解耦，并保留二階非線性；將復(fù)數(shù)形式的Z空間方程變換為實(shí)數(shù)方程；在該空間加擾動(dòng)，得到對(duì)應(yīng)振蕩頻率的非線性特性。本發(fā)明比線性化方法的直接一般化具有更大的概念優(yōu)勢(shì)，比正則形和模態(tài)級(jí)數(shù)法保留了更多非線性特性，在變換空間實(shí)現(xiàn)了多個(gè)振蕩模式的解耦，既提供了系統(tǒng)的特征信息，又便于分析系統(tǒng)的各個(gè)振蕩頻率的非線性特性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力信息技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于改進(jìn)非線性變換的水電系統(tǒng)頻率非線性特性分析方法。

背景技術(shù)

大型水電站一般建在偏遠(yuǎn)地方，與大電網(wǎng)之間通過2或3回長(zhǎng)距離輸電線路供電，因此這些水電站與電網(wǎng)之間很多情況下屬于弱互聯(lián)電網(wǎng)[1]。在強(qiáng)電網(wǎng)聯(lián)系下，水電站的動(dòng)態(tài)屬于慢速動(dòng)態(tài)行為，對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)振蕩影響不大，對(duì)系統(tǒng)中長(zhǎng)期穩(wěn)定有較大影響。但在弱電網(wǎng)條件下，即使在小擾動(dòng)下，系統(tǒng)也會(huì)表現(xiàn)出強(qiáng)非線性特性，振蕩模式的非線性相互作用成為影響系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性的重要因素[2]；某些水電系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)振蕩無法用常規(guī)的負(fù)阻尼理論和線性理論來解釋，需要考慮復(fù)雜水力系統(tǒng)的非線性特性對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)振蕩的影響[3]。

常見的振蕩頻率線性分析方法有特征值分析方法，利用特征值分析方法可以得到系統(tǒng)的特征值，左、右特征向量，相關(guān)因子等,但頻率線性分析方法忽略了系統(tǒng)的非線性，對(duì)于弱電力系統(tǒng)振蕩分析會(huì)出現(xiàn)較大誤差[4-7]。

目前國(guó)內(nèi)外用于研究強(qiáng)非線性系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性的理論依據(jù)主要是向量場(chǎng)正則形理論。但該方法在應(yīng)用到電力系統(tǒng)中時(shí)存在一些局限性，例如：其所需要的狀態(tài)變量不能直接與物理系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)，不是一一對(duì)應(yīng)的非線性變換；在諧振條件下，不能得到系統(tǒng)狀態(tài)方程的閉式近似解[8-9]。模態(tài)級(jí)數(shù)(modal series)法是向量場(chǎng)正則形技術(shù)的新發(fā)展[9]，由N.Pariz于2001年在其博士論文中首次提出，并應(yīng)用于電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)非線性行為分析。該方法結(jié)合和發(fā)展了線性系統(tǒng)理論的概念和向量場(chǎng)的正則形技術(shù)，它比正則形方法更能準(zhǔn)確地表示系統(tǒng)的非線性特性，而且不需要使用非線性變換，即使在諧振條件下也能提供微分方程的解。

但以上變換方法在變換后的空間都舍棄了非線性特性，以便得到閉式解析解，因此只能在原始空間研究非線性，而原始空間各個(gè)振蕩頻率耦合在一起，很難研究單個(gè)頻率的非線性特性。

有文獻(xiàn)[10]研究了電力系統(tǒng)機(jī)電振蕩頻率在弱電網(wǎng)大擾動(dòng)情況的非線性特性，但是與機(jī)械功率相關(guān)的非線性特性沒有研究。而要研究聯(lián)網(wǎng)的水電系統(tǒng)的與機(jī)械功率相關(guān)的彈性水擊振蕩頻率的非線性，必然涉及到高維非線性方程的解耦，并保持一定的非線性。

參考文獻(xiàn)

[1]Chen Tangxian，Wang Linyun，Hu Hua.Transient stability analysis forHubei Jingzhou China small electric power grid[C]//2010InternationalConference on Electrical and Control Engineering，2010：4506-4509.

[2]洪峰，陳金富，段獻(xiàn)忠，等.弱互聯(lián)大區(qū)電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線功率振蕩研究[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2011，31(10)：46-51.

[3]湯凡，劉天琪，李興源.大型水電機(jī)組與交直流互聯(lián)電網(wǎng)的耦合作用[J].電網(wǎng)技術(shù)，2011，35(3)：38-43.

[4]G.Rogers,Power System Oscillations.New York:Springer,2000.