[发明专利]基于灰色Verhulst模型的发电机功角预测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种发电机功角预测方法，尤其涉及一种基于灰色Verhulst模型的发电机功角预测方法，适用于已建有广域量测系统(WAMS)的电网。

背景技术

随着电力系统的互联、大规模交直流混合输电以及可再生能源的不断接入，对电力系统暂态稳定预警和控制提出了更新、更紧迫的要求。常规的第二道防线采用基于扰动事件的稳定控制技术，针对性强、控制速度快、可靠性高，但是依赖于模型和参数、离线仿真计算和预先给定的故障集，具有很大的局限性。由于PMU/WAMS的广泛应用，基于PMU/WAMS广域实时量测的暂态失稳预测是电力系统的研究热点。实际上电力系统发生严重故障后，基于广域的响应信息必然存在一定的变化规律。在系统暂态稳定破坏前，若能提取和挖掘出相关信息，可为暂态稳定实时预测和控制提供有力的依据。

相量测量单元(PMU)以及广域测量系统(WAMS)的相继运用，实现了对发电机功角（或者称为转子角度）等相关信息的实时监测，为观测全网的运行状态提供了有效的信息保证，也为暂态稳定性分析提供了关键的测量手段。但是，仅仅根据功角的历史数据，仍然无法提前做出稳定性的判别，只有对于功角曲线加以预测分析，超前并且准确地把握其走势，才能在一定的时间裕度内采取措施，维持全网的稳定运行。

扰动后功角轨迹的预测技术可分为两类：其一为文献一《基于广域量测数据和导纳参数在线辨识的受扰轨迹预测》（电力系统自动化2007年第27卷第22期第6页）提出的基于网络降阶化简的功角轨迹超实时仿真方法；二是文献二《一种电力系统暂态稳定性快速实时预测方法》（中国电机工程学报1993年第13卷第6期第60页）基于曲线拟合的功角轨迹外推方法。由于后者完全基于数值序列分析和数据挖掘，而不依赖电力系统参数等先验知识，具有更好的应用前景，受到更多的关注。在文献二的基础上，根据曲线拟合模型的不同，文献三《GPS同步时钟用于电力系统暂态稳定性预测和控制》（电力系统自动化1998年第22卷第6期第11页）提出了自回归差分法，但是自回归模型存在自修正因子，在预测的过程中，需要一个自我调节过程，且前期的调节时长不可控制，对预测的整体精度造成相当大的影响。文献四《基于WAMS的电力系统受扰轨迹预测》（电力系统自动化2006年第30卷第23期第27页）提出组合三角函数法，三角函数预测由正弦与余弦项累加构成，由于模型自身的周期变化性质，更适合对稳定轨迹进行预测；对于功角单调变化的失稳故障，跟踪预测中会出现一定偏差。文献五《基于广域系统的快速暂态稳定预测方法》（电力系统自动化2007年第31卷第21期第1页）采用泰勒级数法，通过插值得到角速度轨迹，进而通过对连续时刻角速度进行积分来预测受扰功角轨迹，其实质是功角数据微分后预测再积分的操作，并没有从本质上提高预测效果。

因此，传统的功角轨迹预测方法不能在保证预测精度的同时又有很好的普适性，其工程实用性较差。为此，需要一种新的预测技术，所需数据少、计算时长短、对于各种特性的功角轨迹均有很好的预测效果。并结合及时可靠的暂态稳定判据，以便有效地与现有广域量测系统（WAMS）相结合，达到电力系统暂态失稳实时判别和预警的目的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有功角轨迹预测方法不能在保证预测精度的同时又有很好的普适性的不足，提供一种基于基于灰色Verhulst模型的发电机功角预测方法，具有算法简单，精度高，预测时间长和鲁棒性好的特点。

本发明的思路是采用无偏灰色Verhulst模型进行发电机功角预测。灰色模型最早由邓聚龙等人于1982年提出，通过对已知信息的生成、开发，提取有价值的信息，实现对系统未来运行行为、演化规律的正确描述和有效监控。Verhulst主要面向近似S型变化数据（先递增再递减）预测。2009年由王正新等人提出的无偏灰色Verhulst模型，在原模型基础上消除了自身固有偏差，准确度更高，普适性更好。

具体而言，本发明采用以下技术方案：

一种基于灰色Verhulst模型的发电机功角预测方法，用于具备广域量测系统的电网系统，所述广域量测系统包括用于对该电网系统中各发电机的功角进行实时测量的相量测量单元，其特征在于，该方法包括：

步骤A、提取相量测量单元在一定时间窗内的发电机功角测量数据，得到该时间窗内的发电机功角时间序列；