[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

本發明公開了一種基于廣域量測信息的電力系統區域動態等值方法，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。本發明在保證研究區域動態過程精度的同時，顯著提高了電力系統動態穩定研究的效率。

技術領域

本發明涉及電力系統動態等值領域，尤其涉及一種基于廣域量測信息的電力系統區域動態等值方法。

背景技術

隨著我國經濟的快速發展，各電力系統迅速向多機、大電網、交直流聯合輸電及大區聯網運行發展，使得電力系統的動態分析即使在離線條件下也十分困難；用計算機進行分析時，其內存、數據準備及計算結果的分析方面也困難重重。因此，研究電力系統區域動態等值方法對提高電力系統仿真效率具有十分重要的現實意義。

傳統上電力系統區域等值方法基于發電機同調的思想，通過同調發電機組判別、同調發電機母線化簡、電力網絡化簡、同調發電機組動態聚合等步驟，實現電力系統的動態等值。同調等值法需要知道外部系統網絡的完整信息，如線路參數、發電機參數及勵磁系統等控制環節的數據。但隨著經濟的發展與電力市場改革的進行，各電力公司加強區域內電網數據的保密，互聯的各子系統之間無法快速實時的數據交換，給基于同調等值法的電力系統區域動態等值帶來了極大的困難。

因此，在外部網絡拓撲結構及電力系統狀態信息完全未知時，如何實現外部網絡的狀態及參數估計，成為目前電力系統動態等值的關鍵問題。

發明內容

本發明提供了一種基于廣域量測信息的電力系統區域動態等值方法，本發明在保證研究區域動態過程精度的同時，顯著提高了電力系統動態穩定研究的效率，詳見下文描述：

一種基于廣域量測信息的電力系統區域動態等值方法，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。

進一步地，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。

本發明提供的技術方案的有益效果是：