[发明专利]一种基于多类型信号的电力系统低频振荡分析方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统稳定性分析领域，特别涉及一种基于多类型信号的电力系统低频振荡分析方法。

背景技术

电力系统低频振荡直接影响互联系统的运行，基于线性化模型的特征根方法物理概念清晰，提供的信息量丰富，但对大系统计算困难，且难以反映非线性的影响。系统的受扰轨迹可以包含非线性影响，轨迹获取受系统规模影响较小，随着广域测量系统(WAMS)引入，可以不依赖系统模型，实时监测系统的运行，为低频振荡分析提供了重要的受扰轨迹。

基于轨迹分析低频振荡，主要包括平稳振荡特性分析和非平稳振荡特性分析，目前非平稳振荡特性分析主要基于单一轨迹，常用方法包括窗口傅里叶脊、小波脊、HHT等；平稳振荡特性分析适用于单一轨迹也适用于多机受扰轨迹，常用方法是Prony算法，该算法计算简单，但抗干扰性能较差，并且需要选定合适的模型阶数。目前，确定Prony算法阶数确定常见的有行列式法和奇异值分解法等，这类方法主要用来区分有效数据空间和噪声空间，难以评价不同阶数Prony算法辨识结果的好坏。对于存在一定非线性的系统，用这类方法确定算法的阶数，可能造成过度拟合。电力系统受扰轨迹存在多种类型曲线，传统一般采用单一的发电机功角曲线、转速曲线或联络线功率曲线进行振荡分析，忽略了不同类型曲线的关系。

发明内容

本发明的目的在于提出一种基于多类型信号的电力系统低频振荡分析方法，基于多类型曲线的内在关系，建立评价Prony提取的振荡模式可信度的振幅偏差和相位偏差指标，并制定了Prony算法可信度的综合评价指标。

本发明提出的一种基于多类型信号的电力系统低频振荡分析方法，包括如下步骤：

(1)读取不同类型曲线数据，并分析不同类型曲线之间的关系；

(2)对不同类型曲线的振幅进行折算处理；

(3)设置多机Prony算法初始阶数N，每次增加的阶数ΔN和最高阶数N_max，设置综合评价指标η_AmplitudeΣ和η_PhaseΣ的目标值

(4)对不同类型曲线进行Prony算法计算，获取主导振荡模式；

(5)计算各主导振荡模式的振幅偏差百分数和相位偏差百分数，评价各主导振荡模式的准确度；

(6)计算振幅偏差的综合评价指标η_AmplitudeΣ和相位偏差的综合评价指标η_PhaseΣ，评估Prony算法的可信度；如果综合评估指标小于设置的目标值，则输出结果；如果综合评估指标大于设置的目标值，则增加Prony算法阶数ΔN，并判断Prony算法阶数是否大于最高阶数N_max，如果小于最高阶数N_max，则返回步骤(4)重新计算，如果大于最高阶数N_max，则输出η_AmplitudeΣ、η_PhaseΣ最小时的结果。

前述的步骤(1)中，对于发电机组，其功角曲线和转速曲线为不同类型的曲线，

表达式分别为：

其中：δ_i(t)表示i台机组相对惯量中心功角，ν_i(t)表示第i台机组相对惯量中心的转速，-σ_j±iω_j表示第j个振荡模式，n表示振荡模式个数，δ_i0表示功角曲线直流分量，A_j表示功角曲线第j个振荡模式的幅值，φ_j0表示功角曲线第j个振荡模式的初相，B_j表示转速曲线第j个振荡模式的幅值，表示转速曲线第j个振荡模式的初相。

前述的功角曲线和转速曲线之间存在关系：v_i(t)＝δ′_i(t)，

其中，δ′_i(t)表示δ_i(t)的导数；

由上述功角曲线和转速曲线之间的关系得到：

振幅和振荡模式对应的关系：

相位差与振荡模式之间的关系：

前述的步骤(2)中，对不同类型曲线的振幅进行折算处理包括以下步骤：

2-1)设同一类型信号曲线x有m条，采样点为q个，对信号进行隔直处理后，建立同类型信号的平均振荡能量