[发明专利]基于低阶IIGD算法的时滞电力系统特征值分析方法

说明书

本发明公开了基于低阶IIGD算法的时滞电力系统特征值分析方法，建立时滞电力系统线性化数学模型，得到时滞电力系统的微分方程；根据时滞电力系统的微分方程将系统的状态变量分为与时滞无关项和与时滞有关项；对无穷小生成元进行伪谱离散化，在时滞区间内取多个离散点，建立离散函数空间，基于重组后的时滞系统的数学模型，在离散函数空间上，只对与时滞有关的部分进行离散化，从而生成低阶的无穷小生成元离散化矩阵；采用稀疏特征值算法，得到时滞电力系统特征值；针对得到的时滞电力系统特征值，利用牛顿法校验计算出的特征值，若满足收敛条件，即可得到时滞电力系统的精确特征值和特征向量。

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，特别是涉及基于低阶IIGD算法的时滞电力系统特征值分析方法。

背景技术

随着电力系统的发展和能源需求的不断増加，传统电力系统正面临系统规模扩大和新能源接入带来的挑战。对于大规模互联系统而言，基于同步相量单元(PhasorMeasurement Unit， PMU)的广域量测系统(Wide-Area Measurement System，WAMS)可以实时同步采集现代电力系统的运行数据，以帮助操作人员实现广域态势感知，为提高电力系统运行稳定性提供了新的控制手段。

基于WAMS的广域阻尼控制器(Wide-Area Damping Controller，WADC)可以有效提高区间低频振荡模式的阻尼水平，是广域量测技术最先得到应用的领域之一。WADC可以削弱系统区间低频振荡。多种不同的技术可用于设计WADC，如极点配置和鲁棒控制等等。WADC实际上是发电机励磁系统或静止无功补偿器电压控制器的辅助控制，同时用于高压直流输电的功率调制。在绝大多数应用中，分层的广域阻尼控制结构用于确保系统的可靠性和运行的灵活性。

然而，信息在Wifi、Zigbee等公用、低成本的无线通信网络及卫星通信网络中的传输必然引入时滞。一般来说，时滞在几十到几百毫秒范围内，这与通信协议、信号传输距离、信道带宽和通信网络情况等因素有关。电力系统因此成为时滞信息物理融合的电力系统(Delayed cyber-physical power system,DCPPS)。时滞会使系统稳定性恶化，严重时导致其失稳，因此有必要分析大规模时滞电力系统的小干扰稳定性。

在现代电力系统分析中，大规模时滞电力系统小干扰稳定性分析方法总体上可以分为时域法和频域法两类。这些已有的分析方法各有其缺点：时域法不需要求解系统方程而直接判定稳定性，但是其存在保守型；频域法中的Rekasius变换只能求解虚轴上的特征值，频域法中的Padé近似的精确性未在大规模多时滞电力系统上验证。中国发明专利基于Padé近似的时滞电力系统特征值计算与稳定性判别方法.201210271783.8:[P].利用Padé近似多项式逼近时滞环节，计算时滞电力系统的特征值。而频域法中的谱离散化方法是近几年提出的时滞系统特征值计算方法，并应用与电力领域，该方法可以精确计算出大规模时滞电力系统的最右侧的部分特征值，但存在计算量大的缺点。

中国发明专利基于EIGD的大规模滞电力系统特征值计算方法.201510055743.3[P].提出了一种基于显示IGD(Explicit Infinitesimal Generator Discretization,EIGD)的大规模时滞电力系统特征值算法，计算出时滞电力系统的特征值，从而判定系统的稳定性。然而，这些基于谱离散化的时滞电力系统的特征分析方法，在离散化过程中生成的近似矩阵维数较大，特别是在分析大规模电力系统时，虽然采用稀疏特征值算法利用系统状态矩阵的稀疏特性提高算法效率，但是由于固有的维数问题，不可避免的产生较大的计算量与计算时间，限制了算法的效率。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了基于低阶IIGD算法的时滞电力系统特征值分析方法，用来进行时滞电力系统的特征值计算。低阶IIGD算法只对与时滞有关的部分进行离散化，除去与时滞无关的状态变量的离散化，大大降低了离散化近似矩阵的维数，从根本上解决了离散化矩阵维数较大对计算效率的限制，使算法能够高效的计算DCPPS的低频振荡模态。