[發(fā)明專利]一種基于模態(tài)特征提取的電網(wǎng)等效慣量評(píng)估方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211258917.2
• 申請(qǐng)日: 2022-10-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115545502A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-12-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王志偉;呂項(xiàng)羽;李德鑫;張海鋒;王佳蕊;高松;王偉;李成鋼;劉亞?wèn)|;莊冠群;張家郡;冷俊;王博;朱士帥
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)網(wǎng)吉林省電力有限公司;國(guó)網(wǎng)吉林省電力有限公司電力科學(xué)研究院;吉林省電力科學(xué)研究院有限公司;東北電力大學(xué)
• 主分類號(hào): G06Q10/06
• 分類號(hào): G06Q10/06;G06Q50/06;H02J3/00
• 代理公司: 長(zhǎng)春市吉利專利事務(wù)所(普通合伙) 22206
• 代理人: 李曉莉

一種基于模態(tài)特征提取的電網(wǎng)等效慣量評(píng)估方法，屬于電力系統(tǒng)運(yùn)維技術(shù)領(lǐng)域，通過(guò)本征模態(tài)分析方法從機(jī)電振蕩響應(yīng)軌跡中提取蘊(yùn)含電力系統(tǒng)固有機(jī)電模態(tài)信息，進(jìn)而通過(guò)機(jī)電動(dòng)力學(xué)模型的重構(gòu)量化解析區(qū)域電網(wǎng)等效慣量和機(jī)電模態(tài)之間的時(shí)頻解析關(guān)系，通過(guò)對(duì)解析關(guān)系的正交分解，推導(dǎo)出以區(qū)域電網(wǎng)等效慣量為未知量的方程組進(jìn)行求解，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的等效慣量評(píng)估。本發(fā)明主要應(yīng)用于電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析與控制中，根據(jù)電力系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行特點(diǎn)來(lái)獲取區(qū)域電網(wǎng)的等效慣量，能夠有效地指導(dǎo)電力系統(tǒng)安全平穩(wěn)運(yùn)行。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)運(yùn)維技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及到一種基于模態(tài)特征提取的電網(wǎng)等效慣量評(píng)估方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)有技術(shù)中由于規(guī)模新能源發(fā)電設(shè)備并網(wǎng)運(yùn)行極大的解決了因過(guò)度依賴傳統(tǒng)能源而引發(fā)的能源和環(huán)境危機(jī)。但與此同時(shí)，高比例新能源并網(wǎng)也導(dǎo)致系統(tǒng)慣量和阻尼水平降低，削弱系統(tǒng)抵抗功率擾動(dòng)能力，危害電網(wǎng)安全運(yùn)行。區(qū)域電網(wǎng)作為電力系統(tǒng)慣量及阻尼的重要來(lái)源，其向系統(tǒng)提供的慣量和阻尼支撐可顯著提高系統(tǒng)抗擾能力，改善系統(tǒng)頻率動(dòng)態(tài)特性和穩(wěn)態(tài)特性。因此，對(duì)并網(wǎng)區(qū)域電網(wǎng)的慣量及阻尼系數(shù)進(jìn)行評(píng)估，可科學(xué)衡量其向系統(tǒng)提供的慣量及阻尼水平，有助于保障區(qū)域電網(wǎng)自身及系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)于指導(dǎo)新型電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定具有重要意義。現(xiàn)有慣量及阻尼系數(shù)評(píng)估方法大多以發(fā)電機(jī)或系統(tǒng)整體為主，對(duì)于單機(jī)而言可主要為離線評(píng)估，通過(guò)拋載試驗(yàn)，短路試驗(yàn)法，甩負(fù)荷試驗(yàn)法等離線方法進(jìn)行分析，但耗費(fèi)成本較高且無(wú)法反映其并網(wǎng)后的真實(shí)特性。隨著相量測(cè)量單元(Phase Measurement Unit，PMU)在電力系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用，可通過(guò)PMU收集區(qū)域電網(wǎng)擾動(dòng)后的運(yùn)行數(shù)據(jù)，對(duì)系統(tǒng)全局慣量及阻尼系數(shù)進(jìn)行評(píng)估，其結(jié)果更能反映電網(wǎng)真實(shí)的狀況，是當(dāng)前應(yīng)用較為廣泛的一種方法。但現(xiàn)有的評(píng)估方法在評(píng)估系統(tǒng)全局慣量同時(shí)，無(wú)法精細(xì)化的計(jì)及區(qū)域電網(wǎng)慣量，雖然擴(kuò)大了評(píng)估范圍，但也間接降低了慣量和阻尼的評(píng)估的魯棒性。

因此，現(xiàn)有技術(shù)中亟需一種新的技術(shù)方案來(lái)解決上述問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是：提供一種基于模態(tài)特征提取的電網(wǎng)等效慣量評(píng)估方法，能夠?qū)崿F(xiàn)基于電力系統(tǒng)運(yùn)行特性實(shí)現(xiàn)區(qū)域電網(wǎng)等效慣量的準(zhǔn)確評(píng)估。

一種基于模態(tài)特征提取的電網(wǎng)等效慣量評(píng)估方法，包括以下步驟，且以下步驟順次進(jìn)行，

步驟一、以ΔT為間隔對(duì)電力系統(tǒng)中各區(qū)域電網(wǎng)功率P(t)和轉(zhuǎn)速ω(t)離散采樣m次，并根據(jù)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行值計(jì)算相應(yīng)的功率和轉(zhuǎn)速變化量以形成數(shù)據(jù)矩陣；

步驟二、按機(jī)組編號(hào)順序及采樣順序?qū)Σ蓸訑?shù)據(jù)進(jìn)行排序，形成數(shù)據(jù)矩陣Δx′d；以此矩陣為輸入矩陣，進(jìn)行系統(tǒng)特征動(dòng)態(tài)模式分解DMD計(jì)算，得到特征值矩陣λ及其對(duì)應(yīng)特征向量矩陣V；

步驟三、將所述步驟二系統(tǒng)特征動(dòng)態(tài)模式分解DMD計(jì)算得到的特征值矩陣λ及其對(duì)應(yīng)特征向量用于重構(gòu)量測(cè)量Δx′；將Δx′的重構(gòu)結(jié)果代入轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程中，構(gòu)建關(guān)于區(qū)域電網(wǎng)等效慣量與系統(tǒng)特征的線性方程組，通過(guò)線性方程求解計(jì)算得到區(qū)域電網(wǎng)慣量和阻尼系數(shù)。

所述步驟二的輸入矩陣為Δx'_d＝[Δx'₁,Δx'₂,…,Δx'_m]，并形數(shù)據(jù)矩陣矩陣中P_z為前m-1個(gè)數(shù)據(jù)序列構(gòu)成的數(shù)據(jù)矩陣，F(xiàn)_z為后m-1個(gè)數(shù)據(jù)序列構(gòu)成的數(shù)據(jù)矩陣；

構(gòu)造狀態(tài)空間模型A_d＝F_zV^-1Σ^-1U^*，式中，U和V為酋矩陣，∑為奇異值對(duì)角矩陣；

對(duì)A_d進(jìn)行特征分解為，A_dv_j＝μ_jv_j j＝1,…,N，式中，μ_j為的特征值，v_j為對(duì)應(yīng)特征向量，v_j∈C^N；