[发明专利]一种基于随机子空间的电力系统振荡模式快速辨识方法

说明书

本发明公开了一种基于随机子空间的主导振荡模式快速辨识方法，所述方法包括以下步骤：从广域量测系统中获取电力系统的量测信息，根据量测信息构建电力系统随机子空间的扩展可观测矩阵；根据随机子空间的扩展可观测矩阵计算系统降阶状态方程的状态矩阵；计算状态矩阵的广义逆矩阵的逆矩阵；计算状态矩阵和逆矩阵在连续空间中的特征值，仅保留处于电力系统低频振荡频率区间的特征值；基于模态相似准侧，辨识出系统的主导振荡模式。本发明在保证主导振荡模式辨识精度的前提下，提高基于随机子空间辨识的电力系统主导振荡模式辨识效率。

技术领域

本发明涉及电力系统领域，尤其涉及一种基于随机子空间的电力系统振荡模式快速辨识方法。

背景技术

区域电网互联规模不断扩大，可再生能源大规模并网，使得区域功率振荡已成为限制区域间输电能力、危及电力系统安全可靠运行的一个重要因素。因此，如何快速、准确、可靠地辨识电力系统的主导振荡模式对改善电力系统运行安全性具有十分重要的工程实用价值。

目前，电力系统的主导振荡模式辨识分为基于电力系统微分-代数模型的振荡模式分析方法和基于电力系统广域量测信息的振荡模式分析方法。基于电力系统微分-代数模型的振荡模式分析方法需构建电力系统设备和系统的详细数学模型和精确的模型参数，且分析结果一般只适用于给定的系统运行点，当系统远离所给定的运行点时，其分析结果不能准确反映系统实际的振荡模式，因而基于电力系统微分-代数模型的振荡模式分析方法主要用于电力系统离线安全性分析和电力系统规划中。

基于电力系统广域量测信息的振荡模式分析方法借助模式识别的相关理论，从电力系统的广域量测信息中辨识系统在运行过程中所存在的主导振荡模式，由于广域量测信息直接来源于电力系统的实际运行状态信息，其可辨识结果可真实反映系统在实际运行时所存在的主导振荡模式，因而基于电力系统广域量测信息的振荡模式分析方法主要用于电力系统动态稳定的实时在线监测和控制。

根据电力系统广域量测信息类型的不同，基于广域量测的电力系统主导振荡模式辨识方法可分为：基于故障信号的主导振荡模式辨识方法和基于类噪声信号的主导振荡模式辨识方法。基于故障信号的主导振荡模式辨识方法主要通过振荡曲线拟合的方法来辨识系统的主导振荡模式，如Prony方法和小波变换；基于类噪声信号的主导振荡模式辨识方法主要通过辨识系统的传递函数矩阵或状态子空间来辨识系统的主导振荡模式，如自回归滑动模型方法。

上述方法受模式辨识理论限制，只适用于处理上述某一种类型的电力系统广域量测信息，而实际电力系统的量测通道既可能采集到电力系统故障信号也会采集到电力系统的类噪声信号，这就要求存在一种可通常处理故障信号和类噪声信号的主导振荡模式辨识方法。随机子空间辨识已被证明是一种可同时从电力系统的故障信号和类噪声信号中有效辨识出系统主导振荡模式的模式辨识方法。但如何从随机子空间辨识结果中有效分离出电力系统的主导振荡模式和虚假振荡模式，是基于随机子空间辨识的电力系统主导振荡模式辨识方法所面临的主要问题之一。

为有效分离出随机子空间辨识结果中的主导振荡模式和虚假振荡模式，根据主导振荡模式不随系统降阶模型维数变化而变化，而虚假振荡模式随系统降阶模型维数变化而剧烈变化特点，通过重复辨识和计算多个不同维数的状态子空间来分离出系统的主导振荡模式。而重复辨识和计算多个不同维数的状态子空间，必然会降低采用随机子空间辨识系统主导振荡模式的效率，降低电力系统动态稳定在线监测的实时性。

发明内容

本发明提供了一种基于随机子空间的电力系统振荡模式快速辨识方法，本发明在保证主导振荡模式辨识精度的前提下，提高基于随机子空间辨识的电力系统主导振荡模式辨识效率，详见下文描述：

一种基于随机子空间的主导振荡模式快速辨识方法，所述方法包括以下步骤：

从广域量测系统中获取电力系统的量测信息，根据量测信息构建电力系统随机子空间的扩展可观测矩阵；根据随机子空间的扩展可观测矩阵计算系统降阶状态方程的状态矩阵；