[发明专利]一种基于负阻尼转矩的电力系统振荡源定位方法

说明书

本发明公开了一种基于负阻尼转矩的电力系统振荡源定位方法，包括：根据扰动后各机组对时间序列的角速度变化量和功角变化量采样，建立各机组的理论状态矩阵和各机组系统动力学方程；对各机组的理论状态矩阵进行局部多项式估计，获取状态值导数的估计和状态值的估计；根据状态值导数的估计、状态值的估计以及各机组系统动力学方程，利用非线性最小二乘获取振荡阻尼转矩系数；判断各机组的振荡阻尼转矩系数是否小于零，若小于零则对应机组为引发低频振荡的振荡源机组。本发明通过振荡情况下的阻尼矩阵系数的辨识可准确快速地定位电网中的低频振荡源。

技术领域

本发明属于电子系统安全分析技术领域，更具体地，涉及一种基于负阻尼转矩的电力系统振荡源定位方法。

背景技术

电力系统在某一正常状态下运行时，系统的状态变量具有一个稳态值，但是电力系统几乎时刻都受到小干扰影响，如负荷的随机变化或风吹架空线摆动等。当系统经受扰动后，其运行状态会偏离原来的平衡点，在机械阻尼的影响下经历一个振荡过程，回到稳定的平衡运行点。在这一过程中，如果机组的阻尼不足或为负阻尼则会出现电力系统的低频振荡现象，这些负阻尼机组作为振荡的起因被称振荡源。

随着区域电网通过高压交流输电网络联接，发电机的阻尼水平不断被削弱，区域电网出现低频振荡的风险几率大大增加。快速准确定位振荡源是电力系统低频振荡抑制的核心问题，对电力系统的安全稳定运行具有重要意义。然而，现有技术方案是基于频域分析或者对非线性系统局部线性化处理，应用于实际大规模互联电网存在计算量很大的问题。如何从众多联接的发电机组中准确定位振荡参与机组，并采取合适的控制措施来抑制系统振荡是电力系统工作人员的关切问题。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于负阻尼转矩辨识的电力系统振荡源定位方法，旨在解决现有技术对于非线性电力系统时域分析中因发电机的阻尼不够导致无法快速有效对发生阻尼振荡的振荡源定位的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于负阻尼转矩的电力系统振荡源定位方法，包括：

S1：根据扰动后各机组对时间序列的角速度变化量和功角变化量采样，建立各机组的理论状态矩阵以及各机组系统动力学方程；

S2：对各机组的理论状态矩阵进行局部多项式估计，获取状态值导数的估计和状态值的估计；

S3：根据状态值导数的估计、状态值的估计以及各机组系统动力学方程，利用非线性最小二乘获取振荡阻尼转矩系数；

S4：判断各机组的振荡阻尼转矩系数是否小于零，若小于零则对应机组为引发低频振荡的振荡源机组。

优选地，步骤S1包括：

S1.1按时间序列采集扰动后各机组的转子角速度和功角，并计算转子角速度的变化量和功角的变化量；

S1.2根据转子角速度的变化量和功角的变化量建立各机组系统的理论状态矩阵和实测状态矩阵；

S1.3根据各机组系统的理论状态矩阵建立非线性字典矩阵后，构建机组系统的动力学方程。

优选地，步骤S2包括：

S2.1依次将各机组各时刻的理论状态值采用p阶多项式逼近；

S2.2根据局部多项式拟合和实测状态矩阵，利用局部加权最小二乘获取状态值导数的估计和状态值的估计；

优选地，步骤S3包括：

S3.1根据状态值导数的估计、理论状态值导数以及各机组系统动力学方程定义残差；

S3.2根据状态值导数的估计与状态值的估计，利用非线性最小二乘方法获取残差最小时对应的振荡阻尼转矩系数。

优选地，理论状态矩阵为：