[發明專利]基于受擾軌跡斷面振蕩能量的電力系統振蕩特性分析方法

有效

• 申請號: 201811206296.7
• 申請日: 2018-10-16
• 公開（公告）號: CN109255199B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 薛禹勝;劉慶龍
• 申請（專利權）人: 南瑞集團有限公司;國電南瑞科技股份有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 母秋松;董建林

本發明公開了一種基于受擾軌跡斷面振蕩能量變化的電力系統振蕩特性分析方法，適用于電力系統在各種擾動下的振蕩特性分析，該方法基于數值積分方法獲取系統受擾軌跡，通過EEAC理論識別主導映象系統，繼而在外力?位置平面上求取主導映象系統各個斷面處的振蕩能量，定義相鄰斷面能量的變化為軌跡斷面能量特征，并用來描述在特定的模型和擾動場景下，系統的振蕩特性。本發明方法從能量的角度來反映系統的振蕩特性，克服了單純從振幅角度無法量化系統振蕩危險程度的弊端。

技術領域

本發明涉及一種基于受擾軌跡斷面振蕩能量變化的電力系統振蕩特性分析方法，屬于電力系統及其自動化技術領域。

背景技術

目前，電力系統小擾動穩定性分析一般采用平衡點特征根分析方法，通過將系統方程在平衡點處線性化，求取線性化后的系統狀態矩陣的特征根，若存在正實根(或實部為正的共軛根)，則系統將非周期地失穩(或振蕩發散)。平衡點特征根分析方法可以準確描述定常線性系統的振蕩特性，但是難以反映時變非線性因素對系統的振蕩頻率、阻尼和模態等特征的影響，不能反映系統振蕩失穩的本質機理，不利于深入繼續研究。平衡點特征根分析方法與具體擾動或故障場景無關，這一特性一直被認為是平衡點特征根分析方法的優點，但是，認識到在實際的擾動或故障后，系統的拓撲結構和運行方式等有可能發生改變，故障前后的系統有可能已經不是同一個系統，不同故障后的系統也不盡相同，這就導致用故障前系統的特征根無法準確有效地識別故障后的系統振蕩模式，這種脫離具體擾動或故障場景的分析方法并不合理。平衡點特征根分析方法從系統振幅的角度描述系統的振蕩趨勢，考慮到振幅不能作為系統穩定程度的量化標準，因此也就無法準確反映振蕩過程中，系統穩定程度的變化。

電力系統大擾動穩定性分析一般通過數值積分的方法求取系統受擾軌跡，但是如何從軌跡中提取穩定性的量化信息卻一直是一個難題。擴展等面積準則(EEAC)沿著系統受擾軌跡，逐個時間斷面采用互補群慣量中心—相對運動(CCCOI—RM)變換，將多機系統受擾軌跡聚合成一系列的等值單機映象系統，并嚴格保持了原系統穩定性的充要條件，實現觀察空間與積分空間分離，在觀察空間中提取穩定性的定量信息，解決了非自治非線性系統在大擾動下的穩定性定量分析問題。

長期以來大小擾動穩定性分析一直被孤立地研究，事實上，大小擾動穩定性分析的對象本就是同一個高維非自治非線性系統，平衡點特征根分析方法只是在特定的條件下將系統在平衡點處定常線性化，這一過程必然會丟失掉原系統中時變非線性因素的影響；另外，擾動的大小也不存在嚴格的界定，在穩定域邊界附近運行的系統，即使遭受極小的擾動也會面臨失穩的可能，而運行在距穩定域邊界很遠的系統，即使遭受很大的擾動也有可能繼續保持穩定運行。

受擾軌跡計及了所有時變非線性因素對動態行為的影響，軌跡特征根方法通過將受擾軌跡視為某些頻率、振幅(或阻尼)按特定規律變化的信號組合，沿著系統受擾軌跡求取的特征根時間序列，反映了振蕩頻率、阻尼的時變性，包括軌跡窗口特征根和軌跡斷面特征根。軌跡窗口特征根將受擾軌跡沿時間軸分為提取特征根的多個窗口，將窗口內的系統視為定常線性化系統來提取特征根，該方法不依賴于具體的數學模型，但由于需要足夠寬的時間窗口，故不適用于時變太快或非線性太強的場景。軌跡斷面特征根將受擾軌跡沿時間軸分割為互不重疊的時段，在每個時段的始端處將系統模型重新定常線性化，來求取該時刻的斷面特征根，該方法適用于快時變和強非線性系統，但依賴于具體的數學模型或參數。

發明內容

目的：為了克服現有技術中平衡點特征根分析方法無法反映非自治非線性因素對系統振蕩特性的影響，提出一種基于受擾軌跡斷面振蕩能量變化的電力系統振蕩特性分析方法，從能量的角度來反映系統的振蕩特性，克服了單純從振幅角度無法量化系統振蕩危險程度的弊端。

技術方案：為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：

一種基于受擾軌跡斷面振蕩能量變化的電力系統振蕩特性分析方法，包括如下步驟：

步驟S1，獲取多機電力系統受擾軌跡；