时滞电力系统稳定性分析方法和装置制造方法及图纸

一种时滞电力系统稳定性分析方法和装置，所述稳定性分析方法包括：A、采集时滞系统网络结构参数、系统内发电机频率、功角；B、利用采集数据构造事故链，并将事故链与马尔可夫过程相结合建立时滞马尔可夫跳变系统状态方程；C、根据时滞马尔可夫跳变系统状态方程，基于马尔可夫过程转移速率矩阵和牛顿-莱布尼兹公式分别构造改进自由权矩阵的时滞稳定判据，在此基础上，将时滞稳定判据等价变换，利用广义特征值法求解系统时滞稳定上限；D、输出所述系统时滞稳定上限。利用本发明专利技术的时滞电力系统稳定性分析方法和装置能够有效求解时滞稳定上限，提高系统稳定性。

【技术实现步骤摘要】
时滞电力系统稳定性分析方法和装置
本专利技术涉及电力系统分析和控制
，特别是涉及到时滞电力系统的稳定性分析技术。
技术介绍
工程中许多动力系统可由状态变量随时间演化的微分方程来描述。其中相当一部分动力系统的状态变量之间存在时间滞后的现象，即系统的演化趋势不仅依赖于系统当前的状态，也依赖于过去某一时刻或若干时刻的状态，这类动力系统被称为时滞动力系统。近年来，时滞动力系统已经成为许多领域的重点研究对象，特别是在电力系统领域，对时滞电力系统特性的研究引发了广泛的关注。另一方面，稳定性是电力系统最基本的品质，对于时滞电力系统而言，其特征方程是含有指数函数的超越方程，原则上有无穷多个根，因此其特征根的分布情况相当复杂。时滞的存在使电力系统稳定分析和控制变得愈加复杂，已成为系统不稳定及性能变差的根源。因此，迫切需要对系统的时滞稳定性进行深入分析，以提高系统的稳定性。在时滞稳定性分析方面，已有不少理论成果，主要分为两大类：1)频域法。提出了利用Rekasius变换求解系统时滞稳定上限的方法，但该方法需要在时滞空间中搜寻系统的关键特征值，计算量较大；在虚轴上将时滞系统的特征方程转化为多项式方程求解系统的纯虚特征根，无需任何中间的变量代换，可有效求解单时滞电力系统的时滞稳定上限，但该方法很难适用于大规模系统的计算。当系统存在不确定性以及时滞随时间变化时，以上求解将非常困难。因此，采用频域的方法研究系统时滞稳定性具有较强的局限性。2)时域法。分别将Finsler引理、Park不等式、Moon不等式和Fridman广义模型变换方法与李雅普诺夫稳定性理论结合，分析系统的时滞相关稳定问题；提出自由权矩阵(free-weightingmatrices,FWM)法，进一步拓宽了时滞系统稳定性分析的思路。时域法可有效地处理时变时滞问题，但均存在不同程度的保守性。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种时滞电力系统稳定性分析方法和装置，解决传统时滞稳定性分析方法难以分析电力系统发生连锁故障的难题。为了实现此目的，本专利技术采取的技术方案为如下。一种时滞电力系统稳定性分析方法，所述方法包括步骤：A、采集时滞系统网络结构参数、系统内发电机频率、功角；B、利用采集数据构造事故链，并将事故链与马尔可夫过程相结合建立时滞马尔可夫跳变系统状态方程；C、根据时滞马尔可夫跳变系统状态方程，基于马尔可夫过程转移速率矩阵和牛顿-莱布尼兹公式分别构造改进自由权矩阵的时滞稳定判据，在此基础上，将时滞稳定判据等价变换，利用广义特征值法求解系统时滞稳定上限；D、输出所述系统时滞稳定上限。其中所述根据时滞马尔可夫跳变系统状态方程，基于马尔可夫过程转移速率矩阵和牛顿-莱布尼兹公式分别构造改进自由权矩阵的时滞稳定判据，在此基础上，将时滞稳定判据等价变换，利用广义特征值法求解系统时滞稳定上限的步骤包括：C1、构造考虑马尔可夫跳变的李雅普诺夫-克拉索夫斯基泛函并求解其沿系统的导函数，利用马尔可夫过程转移速率矩阵和牛顿-莱布尼兹公式分别构造自由权项，将其引入所述李雅普诺夫-克拉索夫斯基泛函的弱无穷小算子中，并将整个时变时滞区间分解成两个子区间，得到时滞系统稳定判据；C2、将步骤C1中的时滞系统稳定判据等价变换成符合广义特征值法求解的标准形式，求解时滞稳定上限。特别地，步骤C1中利用马尔可夫过程转移速率矩阵和牛顿-莱布尼兹公式分别构造自由权项为：由牛顿-莱布尼兹公式构造的改进自由权矩阵的等式为：其中,x(t)∈Rn是为时滞电力系统的状态向量，为状态向量x(t)对时间的一阶导数，ht为时滞，为时滞稳定上限，μ为时滞的最大变化率，W、U和V为待定矩阵，N、L和M为改进自由权矩阵，πij为时滞电力系统的马尔可夫转移概率矩阵的元素，是指系统模态在t时刻处于i状态，而在t+Δ时刻处于j状态的转移概率密度，其中时滞ht与其一阶导数满足条件：另外，所述求解时滞稳定上限为求取优化问题：mind，其约束条件为：和其中，d为优化目标，且为时滞稳定上限，Ai为运行工况i下时滞电力系统的状态矩阵，且Ai∈Rn×n，Adi为运行工况i下时滞电力系统的时滞矩阵，且Adi∈Rn×n，T1、T2、T3为附加矩阵，且P、Q、Ri、K、Zi、Ui、Vi、Wi均为待定矩阵，且P＝PT＞0，Q＝QT≥0，K＝KT＞0，及Ω2＝[N+ML-N-L-M]，πij为时滞电力系统的马尔可夫转移概率矩阵的元素，是指系统模态在t时刻处于i状态，而在t+Δ时刻处于j状态的转移速率，Δ为时刻t的变化量，μ为时滞的最大变化率，S是有限模态集合，N、L和M为改进自由权矩阵。一种时滞电力系统稳定性分析装置，包括数据采集模块、时滞马尔可夫跳变系统生成模块、时滞上限求解模块和结果输出模块；所述的数据采集模块用于采集网络结构参数、系统内发电机频率、功角，并将采集数据发送至时滞马尔可夫跳变系统生成模块；所述的马尔可夫跳变系统生成模块利用采集到的数据构造事故链，并将事故链与马尔可夫过程相结合建立时滞马尔可夫跳变系统状态方程；所述的时滞上限求解模块用于根据时滞马尔可夫跳变系统状态方程，基于马尔可夫过程转移速率矩阵和牛顿-莱布尼兹公式分别构造改进自由权矩阵的时滞稳定判据，在此基础上，将时滞稳定判据等价变换，利用广义特征值法求解系统时滞稳定上限；所述结果输出模块用于输出所述系统时滞稳定上限。所述时滞上限求解模块包括时滞系统稳定判据确定单元和标准求解单元，其中：时滞系统稳定判据确定单元，用于构造考虑马尔可夫跳变的李雅普诺夫-克拉索夫斯基泛函并求解其沿系统的导函数，利用马尔可夫过程转移速率矩阵和牛顿-莱布尼兹公式分别构造自由权项，将其引入所述李雅普诺夫-克拉索夫斯基泛函的弱无穷小算子中，并将整个时变时滞区间分解成两个子区间，得到时滞系统稳定判据；标准求解单元用于将时滞系统稳定判据确定单元得到的时滞系统稳定判据等价变换成符合广义特征值法求解的标准形式，并求解时滞稳定上限。通过采用本专利技术的方法和装置，利用马尔可夫过程转移速率矩阵和牛顿-莱布尼兹公式分别构造改进自由权矩阵建立时滞马尔可夫变系统稳定判据，并借助广义特征值法对系统时滞上限进行求解。结果表明，该方法能够合理揭示故障电力系统的时滞稳定性，而且能够有效求解时滞稳定上限。附图说明图1是本专利技术实施方式中时滞电力系统稳定性分析装置的结构图。图2是本专利技术一实施方式所应用的场景拓扑结构图。图3是本专利技术一实施方式在不同延时情况下部分发电机相对功角动态响应曲线图。图4是本专利技术一实施方法在不同延时情况下部分发电机相对功角动态响应曲线图具体实施方式下面结合附图，对本专利技术作详细说明。以下公开详细的示范实施例。然而，此处公开的具体结构和功能细节仅仅是出于描述示范实施例的目的。然而，应该理解，本专利技术不局限于公开的具体示范实施例，而是覆盖落入本公开范围内的所有修改、等同物和替换物。在对全部附图的描述中，相同的附图标记表示相同的元件。同时应该理解，如在此所用的术语“和/或”包括一个或多个相关的列出项的任意和所有组合。另外应该理解，当部件或单元被称为“连接”或“耦接”到另一部件或单元时，它可以直接连接或耦接到其他部件或单元，或者也可以存在中间部件或单元。此外，用来描述部件或单元之间关系的其他词语应该按照相同的方式理解(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种时滞电力系统稳定性分析方法，所述方法包括步骤：A、采集时滞系统网络结构参数、系统内发电机频率、功角；B、利用采集数据构造事故链，并将事故链与马尔可夫过程相结合建立时滞马尔可夫跳变系统状态方程；C、根据时滞马尔可夫跳变系统状态方程，基于马尔可夫过程转移速率矩阵和牛顿‑莱布尼兹公式分别构造改进自由权矩阵的时滞稳定判据，在此基础上，将时滞稳定判据等价变换，利用广义特征值法求解系统时滞稳定上限；D、输出所述系统时滞稳定上限。

【技术特征摘要】
1.一种时滞电力系统稳定性分析方法，所述方法包括步骤：A、采集时滞系统网络结构参数、系统内发电机频率、功角；B、利用采集数据构造事故链，并将事故链与马尔可夫过程相结合建立时滞马尔可夫跳变系统状态方程；C、根据时滞马尔可夫跳变系统状态方程，基于马尔可夫过程转移速率矩阵和牛顿-莱布尼兹公式分别构造改进自由权矩阵的时滞稳定判据，在此基础上，将时滞稳定判据等价变换，利用广义特征值法求解系统时滞稳定上限；D、输出所述系统时滞稳定上限；所述事故链的构造方法包括：采用α、β、γ分别作为线路的潮流变化率、过负荷裕度及故障线路与预测线路之间的耦合度3个方面的评价指标，并以指标作为中间环节预测指标，该指标决定了事故链的下一级故障线路；假定系统中线路i发生故障，Si为线路i通过的潮流，则α、β和γ的计算式如下：式中，表示事故前线路i的潮流，表示事故前线路j的潮流，表示线路i发生事故后线路j的潮流，Sjmax表示线路j允许流过的最大潮流；定义中间环节预测指标为：式中，的值越大，则非故障线路j受到线路i故障的影响越大，表明线路j成为下一级故障线路的可能性越高；因此，由潮流转移引起的状态转移概率可由下式计算：由上述说明过程可以看出，事故链的发展过程可描述为一系列具有条件概率事件的演变过程；在事故链发展的各个环节中，每一级的产生只与上一级有关，而与系统之前的事故无关，其未来状态的条件概率分布仅依赖于当前状态，因此，事故链的发展过程属于马尔可夫过程，利用马尔可夫理论可描述具有随机性和相关性特点的事故链：设rt＝r(t)为系统模态，它是取值于有限集合S＝{1,2,…,s}的齐次马尔可夫过程；对于事故链L＝L1L2L3…Ln，将中间环节Li作为随机马尔可夫过程的模态ri＝r(i)，即有限模态集合S对应事故链L的中间环节数，再利用上式计算马尔可夫转移概率矩阵π，建立基于事故链的马尔可夫过程。2.权利要求1中所述的时滞电力系统稳定性分析方法，其特征在于，所述根据时滞马尔可夫跳变系统状态方程，基于马尔可夫过程转移速率矩阵和牛顿-莱布尼兹公式分别构造改...

【专利技术属性】
技术研发人员：马静，朱祥胜，李益楠，闫新，黄天意，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：北京;11