[發明專利]基于離散弗雷歇距離識別PDSR臨界點失穩模態的方法

在審

• 申請號: 201710428441.5
• 申請日: 2017-06-08
• 公開（公告）號: CN107273596A
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發明（設計）人: 劉懷東;姜英涵
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所12201
• 代理人: 程毓英

技術領域

本發明屬于電力系統技術領域，涉及對描述電力系統安全性的實用動態安全域(PDSR)的臨界點進行失穩模態的快速識別。

背景技術

基于動態安全域(DSR)的安全評估方法能夠通過系統運行點在DSR的位置情況判斷系統的運行狀態是否安全，并且能夠提供穩定裕度、概率不安全指標等豐富的安全性信息，也具有很好的在線應用效果，是電力系統進行安全穩定性分析的有力工具。

DSR邊界中描述暫態穩定性的臨界超平面是由大量臨界點組成的。對于單失穩模態故障，所有臨界點都處于相同的失穩模態，因而故障對應的DSR邊界只有一個臨界超平面，但實際電力系統非常復雜多樣，某些故障下系統會出現多種失穩模態，這時PDSR邊界便由有限個對應于不同失穩模態的臨界子超平面構成。為得到準確的PDSR邊界，需要集合具有相同失穩模態的臨界點求解其對應的局部子邊界，因此最關鍵的任務就是識別臨界點的失穩模態。

實際計算中，無論二分法或基于SIME的方法所搜索的臨界點都是真實值附近鄰域內的近似值，通過仿真實驗發現，不穩定近似值對應的發電機搖擺曲線發散時間較長，有時需要十幾秒才能觀測到發散機組，而穩定近似值則無法通過觀察搖擺曲線來判定其潛在的失穩模態。傳統的失穩模態識別方法主要是初加速度法和發電機振蕩曲線特征值方法。前者對單機失穩模態的判別很有效，但是對多機失穩的判別顯得較為艱難；后者通過時域、頻域和小波分析提取發電機振蕩曲線的特征，再用規則庫分析曲線特征來確定失穩模式，這種方法對于大規模系統而言在線計算較為困難。文獻[1]提出將K-中心點算法和初加速度法結合，由基本運行點代替臨界點求取附近的失穩模態，由于初始運行點和臨界點處數據有一定的差距，因而準確性方面欠佳。

參考文獻：

[1]閔亮,余貽鑫,Stephen T Lee,等.失穩模態識別方法及其在動態安全域中的運用[J].電力系統自動化,2004,28(11):28-32.

發明內容

本發明提供一種可以在保證求解電力系統PDSR邊界的整體計算速度的同時獲得更高準確性并有利于縮減整體計算開銷的快速識別PDSR臨界點失穩模態方法。技術方案如下：

一種基于離散弗雷歇距離識別PDSR臨界點失穩模態的方法，包括下列的步驟：

1)獲取電力系統的基本信息，包括網絡拓撲結構、網絡參數、基本運行點、節點功率增長向量、預想事故，給出閾值信息：加速特性閾值ε₁，相似性閾值ε₂；

2)采用二分法或其他方法搜索臨界點，獲取臨界點處的時域仿真信息；

3)用初加速度判斷故障初期機組的振蕩態勢，預篩選初加速度絕對值處于[ε₁a_max,a_max]范圍內的受擾嚴重機組構成加速機群，其中a_max為初加速度最大絕對值；

4)從故障切除時刻起采集發電機角度數據，提取發電機搖擺曲線的關鍵特征值；

5)用離散Fréchet距離算法分析加速機群中的每一臺加速機組與其他發電機間的同調性，認為離散Fréchet距離d_F(k,t)小于ε₂的發電機對具有較好的同調性，令該發電機對屬于同一個相關群，找出與加速機組同調性一致的發電機構成受擾嚴重相關群，每一輪識別出的相關群不再參與下一輪的同調性識別；

6)選取具有最大平均初加速度的相關群作為臨界機群；

7)輸出臨界點對應的失穩模態。

本發明的有益效果如下：

1、本發明能夠根據有限仿真時間的臨界點數據分析其潛在的失穩模態，相比用其他狀態點代替臨界點分析失穩模態的方法，本發明可有效避免由于源數據偏差導致的識別誤差，能夠顯著提高PDSR邊界求解的準確度。

2、本發明所用的分析數據來源于PDSR求解過程中的時域仿真信息，因而無需進行額外的仿真計算，整體計算開銷很小。

3、相比于傳統方法，本發明提出的基于加速機群有選擇性地同調識別策略能夠很大程度上縮小計算規模，且離散Fréchet距離算法的引入能夠彌補初加速度法在識別多機失穩模態方面的不足。

附圖說明

圖1本發明實施方法流程圖

圖2新英格蘭10機39節點系統圖

圖3臨界穩定近似點B所屬的穩定狀態和不穩定狀態對應的發電機搖擺曲線，(a)為穩定狀態(b)為不穩定狀態

圖4臨界不穩定近似點A對應的發電機搖擺曲線

具體實施方式