[發明專利]一種基于廣域量測信息的電力系統區域動態等值方法

有效

• 申請號: 201811229191.3
• 申請日: 2018-10-22
• 公開（公告）號: CN109245122B
• 公開（公告）日: 2021-10-12
• 發明（設計）人: 陳厚合;姜濤;王為超;李國慶;辛業春;張嵩;李雪;李曉輝
• 申請（專利權）人: 東北電力大學
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 李林娟

1.一種基于廣域量測信息的電力系統區域動態等值方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

同步相量測量單元采集發電機的機端電壓信號、發電機發出的功率信號，根據經典二階發電機模型的相量圖建立內電勢與暫態電抗的關系式；

基于經典二階發電機模型的區域等值發電機相量關系，通過最小二乘曲線擬合得到暫態電抗的估計結果，根據內電勢與暫態電抗的關系式計算內電勢并估計區域等值發電機功角的狀態；

將區域等值發電機功角的狀態估計結果與PMU量測的發電機有功功率的輸出作為輸入量，采用最小二乘辨識方法，辨識區域等值發電機的慣性時間常數和機械功率輸出；

其中，所述根據經典二階發電機模型的相量圖建立內電勢與暫態電抗的關系式具體為：

E_q∠δ＝V_T∠θ+jx_d′·I_T∠α

式中，E_q為區域等值發電機暫態電抗后的內電勢；δ為發電機的功角狀態量；V_T為等值發電機的機端電壓；θ為等值發電機的機端電壓相角；x_d’為等值發電機的暫態電抗；I_T、α分別為外部區域與研究區域聯絡母線上的電流幅值、相角信號，∠表示角度；

其中，所述基于經典二階發電機模型的區域等值發電機相量關系，通過最小二乘曲線擬合得到暫態電抗的估計結果具體為：

1)通過等值發電機模型相量圖，運用三角形余弦定理獲取內電勢、機端電壓、暫態電抗、電流幅值、無功功率之間的關系式，進而獲取等值發電機的內電勢幅值；

2)基于經典二階發電機模型的區域等值發電機機電暫態過程假設暫態電抗的內電勢與機械輸出功率保持不變，則在PMU每個采集數據的時間步長內，獲取內電勢與內電勢平方和的均值的關系式；

3)將第i個時間步長內等值發電機的內電勢的表達式、內電勢平方和的均值，帶入到另一關系式中，求取目標函數；獲取使目標函數最小的暫態電抗x_d’的估計值；

其中，所述采用最小二乘辨識方法，辨識區域等值發電機的慣性時間常數和機械功率輸出具體為：

其中，為發電機慣性時間常數及機械輸出功率的參數矩陣的估計結果；為慣性時間常數T_j,equ的估計值；為機械功率輸出參數P_M的估計值；T為轉置；A表示區域等值發電機功角狀態δ_i的二階導數矩陣；B為發電機有功功率輸出矩陣。

2.根據權利要求1所述的一種基于廣域量測信息的電力系統區域動態等值方法，其特征在于，所述方法還包括：

將電力系統劃分為研究區域與外部區域兩個子系統，確定兩個子系統的邊界母線的數量，在每個邊界母線處將外部區域子系統等值為一臺經典二階發電機模型。

3.根據權利要求1所述的一種基于廣域量測信息的電力系統區域動態等值方法，其特征在于，所述內電勢、機端電壓、暫態電抗、電流幅值、無功功率之間的關系式具體為：

其中，Q_E表示等值發電機發出的無功功率。

4.根據權利要求1所述的一種基于廣域量測信息的電力系統區域動態等值方法，其特征在于，所述第i個時間步長內等值發電機的內電勢的表達式具體為：

其中，E_q,i為第i個時間步長內等值發電機的內電勢；V_T,i為第i個時間步長內等值發電機的機端電壓幅值；I_T,i為第i個時間步長內等值發電機的機端電流幅值；Q_E,i為第i個時間步長內等值發電機的無功功率輸出。

5.根據權利要求4所述的一種基于廣域量測信息的電力系統區域動態等值方法，其特征在于，所述目標函數為：

其中，x_data為為所有時間步長等值發電機機端電壓幅值的均值，為等值發電機機端電流平方和的均值，為所有時間步長等值發電機無功功率的均值。

6.根據權利要求4所述的一種基于廣域量測信息的電力系統區域動態等值方法，其特征在于，所述計算內電勢估計區域等值發電機功角的狀態具體為：

E_q,i∠δ_i＝V_T,i∠θ_i+jx_d′·I_T,i∠α_i

式中，θ_i為第i個時間步長內PMU量測的機端電壓相角；α_i為第i個時間步長內等值發電機機端相角；δ_i為功角狀態信息。