[發明專利]基于低階IIGD算法的時滯電力系統特征值分析方法

有效

• 申請號: 201810770959.1
• 申請日: 2018-07-13
• 公開（公告）號: CN108879669B
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發明（設計）人: 葉華;牟倩穎;劉玉田
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李圣梅

本發明公開了基于低階IIGD算法的時滯電力系統特征值分析方法，建立時滯電力系統線性化數學模型，得到時滯電力系統的微分方程；根據時滯電力系統的微分方程將系統的狀態變量分為與時滯無關項和與時滯有關項；對無窮小生成元進行偽譜離散化，在時滯區間內取多個離散點，建立離散函數空間，基于重組后的時滯系統的數學模型，在離散函數空間上，只對與時滯有關的部分進行離散化，從而生成低階的無窮小生成元離散化矩陣；采用稀疏特征值算法，得到時滯電力系統特征值；針對得到的時滯電力系統特征值，利用牛頓法校驗計算出的特征值，若滿足收斂條件，即可得到時滯電力系統的精確特征值和特征向量。

技術領域

本發明涉及電力系統技術領域，特別是涉及基于低階IIGD算法的時滯電力系統特征值分析方法。

背景技術

隨著電力系統的發展和能源需求的不斷増加，傳統電力系統正面臨系統規模擴大和新能源接入帶來的挑戰。對于大規模互聯系統而言，基于同步相量單元(PhasorMeasurement Unit， PMU)的廣域量測系統(Wide-Area Measurement System，WAMS)可以實時同步采集現代電力系統的運行數據，以幫助操作人員實現廣域態勢感知，為提高電力系統運行穩定性提供了新的控制手段。

基于WAMS的廣域阻尼控制器(Wide-Area Damping Controller，WADC)可以有效提高區間低頻振蕩模式的阻尼水平，是廣域量測技術最先得到應用的領域之一。WADC可以削弱系統區間低頻振蕩。多種不同的技術可用于設計WADC，如極點配置和魯棒控制等等。WADC實際上是發電機勵磁系統或靜止無功補償器電壓控制器的輔助控制，同時用于高壓直流輸電的功率調制。在絕大多數應用中，分層的廣域阻尼控制結構用于確保系統的可靠性和運行的靈活性。

然而，信息在Wifi、Zigbee等公用、低成本的無線通信網絡及衛星通信網絡中的傳輸必然引入時滯。一般來說，時滯在幾十到幾百毫秒范圍內，這與通信協議、信號傳輸距離、信道帶寬和通信網絡情況等因素有關。電力系統因此成為時滯信息物理融合的電力系統(Delayed cyber-physical power system,DCPPS)。時滯會使系統穩定性惡化，嚴重時導致其失穩，因此有必要分析大規模時滯電力系統的小干擾穩定性。

在現代電力系統分析中，大規模時滯電力系統小干擾穩定性分析方法總體上可以分為時域法和頻域法兩類。這些已有的分析方法各有其缺點：時域法不需要求解系統方程而直接判定穩定性，但是其存在保守型；頻域法中的Rekasius變換只能求解虛軸上的特征值，頻域法中的Padé近似的精確性未在大規模多時滯電力系統上驗證。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].利用Padé近似多項式逼近時滯環節，計算時滯電力系統的特征值。而頻域法中的譜離散化方法是近幾年提出的時滯系統特征值計算方法，并應用與電力領域，該方法可以精確計算出大規模時滯電力系統的最右側的部分特征值，但存在計算量大的缺點。

中國發明專利基于EIGD的大規模滯電力系統特征值計算方法.201510055743.3[P].提出了一種基于顯示IGD(Explicit Infinitesimal Generator Discretization,EIGD)的大規模時滯電力系統特征值算法，計算出時滯電力系統的特征值，從而判定系統的穩定性。然而，這些基于譜離散化的時滯電力系統的特征分析方法，在離散化過程中生成的近似矩陣維數較大，特別是在分析大規模電力系統時，雖然采用稀疏特征值算法利用系統狀態矩陣的稀疏特性提高算法效率，但是由于固有的維數問題，不可避免的產生較大的計算量與計算時間，限制了算法的效率。

發明內容

為了解決現有技術的不足，本發明提供了基于低階IIGD算法的時滯電力系統特征值分析方法，用來進行時滯電力系統的特征值計算。低階IIGD算法只對與時滯有關的部分進行離散化，除去與時滯無關的狀態變量的離散化，大大降低了離散化近似矩陣的維數，從根本上解決了離散化矩陣維數較大對計算效率的限制，使算法能夠高效的計算DCPPS的低頻振蕩模態。