[發(fā)明專利]基于低階SOD-LMS算法的時滯電力系統(tǒng)特征值計算方法

有效

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• 申請日: 2018-07-13
• 公開（公告）號: CN109033022B
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 葉華;劉科含;劉玉田
• 申請（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號: G06F17/13
• 分類號: G06F17/13
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 李圣梅

本發(fā)明公開了基于低階SOD?LMS算法的時滯電力系統(tǒng)特征值計算方法，包括：針對時滯電力系統(tǒng)模型進(jìn)行降階處理得到低階時滯電力系統(tǒng)模型；通過線性多步法方法對解算子進(jìn)行離散化，得到解算子的離散化矩陣；利用坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)預(yù)處理方法，將解算子的離散化矩陣旋轉(zhuǎn)并進(jìn)行近似得到旋轉(zhuǎn)后的解算子離散化近似矩陣，將低階時滯電力系統(tǒng)模型的阻尼比小于給定阻尼比ζ的關(guān)鍵特征值λ，變換為對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)后的解算子離散化近似矩陣模值大于1的特征值μ″；從旋轉(zhuǎn)后的解算子離散化近似矩陣中計算得到解算子模值最大的部分的近似特征值μ″；得到特征值μ″之后，對μ″進(jìn)行反變換和牛頓校驗，最終得到時滯電力系統(tǒng)模型的特征值λ。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及基于低階SOD-LMS算法的時滯電力系統(tǒng)特征值計算方法，SOD-LMS為“Solution Operator with Linear Multi-Step”的英文縮寫，中文含義：線性多步離散化。

背景技術(shù)

互聯(lián)同步發(fā)電機(jī)之間的機(jī)電振蕩模態(tài)的穩(wěn)定性是系統(tǒng)安全運(yùn)行所必需的。電力系統(tǒng)中出現(xiàn)的機(jī)電振蕩按振蕩范圍及振蕩頻率的大小可大致分為兩種類型：局部振蕩模態(tài)和區(qū)間振蕩模態(tài)。傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(Power System Stabilizer,PSS)使用本地量測信息形成反饋控制，使系統(tǒng)可有效處理本地低頻振蕩。然而，由于傳統(tǒng)PSS僅對本地信息進(jìn)行量測，因此其不能很好地抑制區(qū)間低頻振蕩問題。

隨著廣域量測系統(tǒng)(Wide-Area Measurement System,WAMS)的發(fā)展，采用廣域測量信號反饋的廣域阻尼控制器(Wide-Area Damping Controller,WADC)可以有效提高區(qū)間低頻振蕩模式的阻尼水平。然而，相對于采用本地量測信號的阻尼控制，在廣域阻尼控制中，時滯明顯增加。在實際應(yīng)用中，系統(tǒng)時滯從幾十到幾百毫秒不等。在系統(tǒng)存在時滯的情況下，不考慮時滯的WADC性能會惡化，甚至不能正常工作。

在電力系統(tǒng)中，機(jī)電振蕩問題通常利用小干擾穩(wěn)定性進(jìn)行分析。時滯電力系統(tǒng)的小干擾穩(wěn)定分析方法大體上可分為時域法和頻域法兩大類。時域法主要基于Lyapunov-Krasovskii穩(wěn)定性定理和Razumikhin定理構(gòu)建時滯依賴穩(wěn)定性判據(jù)(Lyapunov泛函)，進(jìn)而判定系統(tǒng)的時滯穩(wěn)定性。而頻域法，旨在通過計算系統(tǒng)線性化狀態(tài)矩陣的特征值，分析系統(tǒng)在運(yùn)行點(diǎn)附近的漸進(jìn)穩(wěn)定性。根據(jù)對時滯環(huán)節(jié)處理方式的不同，頻域法可進(jìn)一步分為預(yù)測法、函數(shù)變換法和特征分析法。常用的函數(shù)變換法包括Rekasius變換(或雙線性變換、特征根聚類)、Lambert-W函數(shù)、Padé近似等。預(yù)測補(bǔ)償法對受控對象的動態(tài)特性進(jìn)行估計，用預(yù)估模型進(jìn)行補(bǔ)償，從而消除時滯對系統(tǒng)的影響。預(yù)測法包括Smith預(yù)估和模型預(yù)測法。特征分析法通過求解系統(tǒng)的特征值，進(jìn)而沿用經(jīng)典的特征值分析方法來分析系統(tǒng)的小干擾穩(wěn)定性，進(jìn)而可以對WADC進(jìn)行優(yōu)化。特征分析法既不需要對時滯在特征方程中引入的指數(shù)項進(jìn)行特殊處理，也不需要對系統(tǒng)模型進(jìn)行降階處理。因此，相較于其他幾種方法，特征分析法更為直接、準(zhǔn)確，是時滯電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析的理想工具。

中國發(fā)明專利基于Padé近似的時滯電力系統(tǒng)特征值計算與穩(wěn)定性判別方法.201210271783.8:[P].利用Pade近似多項式逼近時滯環(huán)節(jié)，進(jìn)而計算系統(tǒng)最右側(cè)的特征值，進(jìn)而判斷時滯系統(tǒng)的穩(wěn)定性。中國發(fā)明專利基于EIGD的大規(guī)模時滯電力系統(tǒng)特征值計算方法.201510055743.3:[P].提出了一種基于顯式IGD(Explicit IGD,EIGD)方法的大規(guī)模時滯電力系統(tǒng)特征值計算方法。利用計算得到的系統(tǒng)最右側(cè)的特征值，可以判斷系統(tǒng)在固定時滯下的穩(wěn)定性。

存在的問題是：已有的技術(shù)均未對矩陣進(jìn)行降階處理，在算法中對高階矩陣進(jìn)行處理所需的計算量顯著高于對低階矩陣進(jìn)行相同的處理。

發(fā)明內(nèi)容