[發(fā)明專(zhuān)利]電力系統(tǒng)寬頻帶振蕩的模式分析方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810404532.X
• 申請(qǐng)日: 2018-04-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108462192B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-05-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝小榮;占穎
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 清華大學(xué);國(guó)網(wǎng)新疆電力有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G06F17/10
• 分類(lèi)號(hào): G06F17/10
• 代理公司: 北京清亦華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張潤(rùn)

本發(fā)明公開(kāi)了一種電力系統(tǒng)寬頻帶振蕩的模式分析方法，其中，方法包括以下步驟：根據(jù)目標(biāo)系統(tǒng)的機(jī)網(wǎng)信息建立目標(biāo)系統(tǒng)的小信號(hào)有源阻抗網(wǎng)絡(luò)模型；獲取網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣或回路阻抗矩陣的行列式的零點(diǎn)與系統(tǒng)的全部振蕩模式；得到每個(gè)振蕩模式或主導(dǎo)振蕩模式的模式分析結(jié)果。該方法通過(guò)建立目標(biāo)系統(tǒng)的小信號(hào)有源阻抗網(wǎng)絡(luò)模型，并根據(jù)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣和回路阻抗矩陣的特征求取全部的振蕩模式，對(duì)每個(gè)模式展開(kāi)分析，計(jì)算振蕩阻尼比、參與因子以及各支路振蕩幅值占比，從而定量評(píng)估模式的穩(wěn)定性、可激勵(lì)性與可觀測(cè)性，以及確定模式的振蕩路徑。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種電力系統(tǒng)寬頻帶振蕩的模式分析方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)，電力電子變流技術(shù)在電力系統(tǒng)得到廣泛深入的應(yīng)用，產(chǎn)生了新型振蕩問(wèn)題。振蕩呈現(xiàn)寬頻帶的特性，振蕩頻率從零點(diǎn)幾赫茲到數(shù)千赫茲，降低了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，危及電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行。因此，對(duì)電力系統(tǒng)寬頻帶振蕩現(xiàn)象的深入研究成為當(dāng)前高度關(guān)注的問(wèn)題。

相關(guān)技術(shù)中，現(xiàn)有的研究方法包括基于狀態(tài)空間模型的特征值分析、基于電磁暫態(tài)模型的時(shí)域仿真，以及基于阻抗模型的奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)，等等。由于現(xiàn)代電力系統(tǒng)包含大量電力電子設(shè)備，具有高度非線(xiàn)性特點(diǎn)，建立復(fù)雜系統(tǒng)精細(xì)的電磁暫態(tài)仿真模型或狀態(tài)空間模型需要巨大的工作量，而奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)僅適用于簡(jiǎn)化系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析，且只能給出定性的結(jié)果。因此現(xiàn)有研究基本都采用簡(jiǎn)化或等效的單機(jī)系統(tǒng)模型，忽略了網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，難以表示真實(shí)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。導(dǎo)致現(xiàn)有方法不能準(zhǔn)確求出系統(tǒng)的全部振蕩模式，從而對(duì)深入探討其產(chǎn)生機(jī)理、振蕩特性以及抑制策略等造成困難。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問(wèn)題之一。

為此，本發(fā)明的目的在于提出一種電力系統(tǒng)寬頻帶振蕩的模式分析方法，該方法可以有效提高研究模式的穩(wěn)定性、可激勵(lì)性與可觀測(cè)性，以及振蕩路徑。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明一方面實(shí)施例提出了一種電力系統(tǒng)寬頻帶振蕩的模式分析方法，包括以下步驟：獲取節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣或回路阻抗矩陣的行列式的零點(diǎn)與系統(tǒng)的全部振蕩模式；得到每個(gè)振蕩模式或主導(dǎo)振蕩模式的模式分析結(jié)果。

本發(fā)明實(shí)施例的電力系統(tǒng)寬頻帶振蕩的模式分析方法，通過(guò)建立目標(biāo)系統(tǒng)的小信號(hào)有源阻抗網(wǎng)絡(luò)模型，并根據(jù)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣和回路阻抗矩陣的特征求取全部的振蕩模式，對(duì)每個(gè)模式展開(kāi)分析，計(jì)算振蕩阻尼比、參與因子以及各支路振蕩幅值占比，從而定量評(píng)估模式的穩(wěn)定性、可激勵(lì)性與可觀測(cè)性，以及確定模式的振蕩路徑。

另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的電力系統(tǒng)寬頻帶振蕩的模式分析方法還可以具有以下附加的技術(shù)特征：

進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述根據(jù)目標(biāo)系統(tǒng)的機(jī)網(wǎng)信息建立所述目標(biāo)系統(tǒng)的小信號(hào)有源阻抗網(wǎng)絡(luò)模型，進(jìn)一步包括：對(duì)系統(tǒng)中的每個(gè)元件建立外特性有源阻抗支路模型；根據(jù)所述系統(tǒng)的實(shí)際拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)將相鄰元件的支路進(jìn)行連接，并建立所述系統(tǒng)的小信號(hào)有源阻抗網(wǎng)絡(luò)模型，并且將網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)和支路進(jìn)行編號(hào)，并規(guī)定每條支路的參考方向；生成網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣和回路阻抗矩陣。

進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述對(duì)系統(tǒng)中的每個(gè)元件建立外特性有源阻抗支路模型，進(jìn)一步包括：求取元件的頻域阻抗表達(dá)式z(s)；將有源元件注入系統(tǒng)的電流和提供的電壓分別等效為支路受控電流源i_s(s)和受控電壓源u_s(s)。

進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述生成網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣和回路阻抗矩陣，進(jìn)一步包括：構(gòu)造支路集合和回路集合；根據(jù)所述支路集合和回路集合生成節(jié)點(diǎn)-支路關(guān)聯(lián)矩陣和回路-支路關(guān)聯(lián)矩陣；生成支路阻抗矩陣和支路導(dǎo)納矩陣；根據(jù)所述支路導(dǎo)納矩陣和所述節(jié)點(diǎn)-支路關(guān)聯(lián)矩陣生成節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣；根據(jù)所述支路阻抗矩陣和所述回路-支路關(guān)聯(lián)矩陣生成回路阻抗矩陣。