[发明专利]一种关于电力系统低频振荡特性的时频域综合分析方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统低频振荡分析技术领域，具体涉及一种关于电力系统低频振荡特性的时频域综合分析方法。

背景技术

目前，关于电力系统低频振荡特性的分析方法主要分为频域分析方法和时域分析方法两大类。

频域分析方法是在复频域上对系统的低频振荡特性进行分析。最常用的频域分析方法是QR分析法，利用QR分析法可以得到系统状态矩阵的所有特征值，但是由于受系统矩阵维数的限制，QR分析法尚无法直接应用于实际大规模电力系统的低频振荡特性分析。对于实际大规模电力系统，通常采用部分特征值算法，比如选择模式法(Selective Modal Analysis，SMA)、电力系统基本自发振荡分析法(Analysis of essentially spontaneous oscillations in power systems，AESOPS)以及各种Arnoldi分析方法。但是，部分特征值算法的计算结果易受初值影响，无法保证能寻找到所有的弱阻尼机电振荡模式。

时域分析方法是根据电力系统中相关变量的时域变化曲线，得到系统的低频振荡特性信息。最常用的时域分析方法是Prony分析法，其基本原理是利用指数函数的线性组合来拟合等间隔采样数据，从而分析出信号的频率、衰减因子、幅值和相位。但是，在应用于低频振荡分析时，该方法无法保证能够激发出所有的机电振荡模式，所以也存在遗漏某些重要模式的风险。

因此，如何对实际大规模电力系统的低频振荡特性进行分析，并且能够避免遗漏重要的机电振荡模式，是动态电力系统分析领域中一项非常重要的课题。

发明内容

本发明提供了一种关于电力系统低频振荡特性的时频域综合分析方法，消除了重要机电振荡模式的遗漏现象，通过结合QR分析法和Prony分析法，可以有效得出实际大规模电力系统中各机电振荡模式的基本信息。

一种关于电力系统低频振荡特性的时频域综合分析方法，包括如下步骤：

(1)获取电力系统中各部件的详细数据信息，建立系统详细模型。

针对所要研究分析的电力系统，获取用于机电仿真并反映系统实际状况的各部件的详细数据信息，建立系统详细模型来表示系统中的所有发电机组(包括发电机、励磁、原动机和调速器等)。

(2)对所述的系统详细模型进行降阶和简化处理，得到系统简化模型。

在尽可能保持电力系统低频振荡基本特性不变的前提下，采用机组合并法和模型简化法分别对系统详细模型进行降阶和简化处理，得到系统简化模型。

所述的机组合并法是将系统详细模型中所有具有相同电气、机械以及运行参数的发电机组合并为一台等值发电机组，等值发电机组的额定容量为所有被合并发电机组的额定容量之和，等值发电机组的电气、机械以及运行参数在额定容量下的标幺值与合并前单台发电机组在额定容量下的标幺值相同。

所述的模型简化法是将系统详细模型中的发电机详细模型简化为经典二阶模型，只考虑负荷的静态电压特性，并将发电机的阻尼系数取为0。

(3)利用QR分析法对所述的系统简化模型进行分析，获得系统简化模型下各机电振荡模式的振荡频率、振型和各发电机组的参与因子，即电力系统中各机电振荡模式的振荡频率、振型和各发电机组的参与因子。

所述的QR分析法对系统简化模型进行分析的过程：1)对系统简化模型进行线性化处理，获得系统状态矩阵；2)根据系统状态矩阵获得系统状态衍生矩阵，并利用QR分析法计算出系统状态衍生矩阵的所有特征值及其对应的所有右特征向量；3)根据系统状态衍生矩阵的所有特征值及其对应的所有右特征向量计算出系统状态矩阵的所有特征值及其对应的所有右特征向量；4)根据系统状态矩阵的所有特征值及其对应的所有右特征向量计算出系统简化模型下各机电振荡模式的振荡频率、振型和各发电机组的参与因子。

(4)根据所述的系统简化模型下各机电振荡模式的振荡频率、振型和各发电机组的参与因子，利用Prony分析法对所述的系统详细模型进行分析，获得电力系统中各机电振荡模式的阻尼比。