一种基于广域测量信息的同调机群快速识别方法技术

本发明专利技术涉及一种基于广域测量信息的同调机群快速识别方法，包括：记录分群数据窗内各发电机的功角信息和采样时间；采用差分法计算发电机转子角速度和转子角加速度；对发电机的转子角加速度进行三角函数拟合；对各电机的拟合后得到的三角函数求导，计算局部极值点进而确定各机组角点；判断两两机组的相应角点是否匹配；遍历所有发电机，更新匹配角点数矩阵；计算两两发电机的匹配角点数分别占两发电机角点的比例，判断两发电机是否同调；遍历所有发电机，更新同调矩阵，同调分群结束。本发明专利技术可实现电力系统同调机群的在线识别，为电力系统的动态等值和解列控制提供充裕的时间。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力系统的控制领域，特别涉及基于广域测量信息的发电机组同调性识别方案。
技术介绍
当电力系统受到扰动时，系统中会出现一些发电机的摇摆特性相同或者相似，这种现象叫做同调，这些发电机称为同调机群。当电力系统受到扰动后，识别电力系统中的同调机群，将其聚合成一台等值机，可有效地简化系统，降低电力系统动态等值的计算量；当电力系统发生失步振荡时，快速、准确的识别同调机群是失步解列的先决条件。因此，对电力系统进行同调分群具有重要意义。现有的同调机群识别算法主要分为三种：1)根据表征系统特征的特征量，采用分类算法进行分群[1-3]。文献[1]利用发电机的功角变化量和故障切除时刻的转子动能等特征量训练向量机，再通过故障后电机的特征信息对系统进行分群。2)基于线性化系统矩阵的分类方法[4-5]。这类方法将电力系统模型线性化，通过系统的模型参数分析各机组间的同调性。文献[4]采用慢同调技术，将系统在平衡点处线性化，通过计算线性化系统的特征值和特征向量判断系统的同调性。但该方法是在小扰动的前提下线性化系统，故只适用于小扰动分析。3)基于受扰轨迹的数据挖掘法[6-7]。文献[6]以时域、频域和小波分析三种处理方法提取摇摆曲线的特征，对有限时间段内稳定的多机摇摆曲线进行同调群识别，分离出所有潜在的失稳群。但此方法数据处理过程过于复杂，应用于实际大系统尚需进一步研究。文献[7]利用主成分分析保留源数据主要信息，将量测数据中众多且具有一定相关性的变量重新组成一组新的相互无关的综合变量，进而获得量测数据的主成分分量，再通过主成分的载荷系数实现对发电机的同调分群。基于电力系统广域测量系统(WideAreaMeasurementSystem,WAMS)实测的发电机功角信息的同调分群方法是基于发电机受扰轨迹同调分群方法中的重要方法。随着基于相量测量单元(PhasorMeasurementUnit,PMU)的电力系统广域测量系统WAMS在技术上的逐渐成熟、在省级以上电力调度中心的普遍应用[8]，已有此类方法出现[9]。但还有待于进一步的研究和挖掘此类方法。参考文献[1]文俊，刘天琪，李兴源，等.在线识别同调机群的优化支持向量机算法[J].中国电机工程学报，2008，28(25)：80-85.[2]刘明波.用多层前馈神经网络进行同调发电机组的在线识别[J].华南理工大学学报：自然科学版，1996，24(1)：164-172.[3]LeeandSchweppe.DistanceMeasuresandCoherencyRecognitionforTransientStabilityEquivalents[J].IEEETransonPowerApparatusSystem.1973，9：1550-1557.[4]刘明波.用于多机电力系统动态等值的慢同调分区算法[J].华南理工大学学报：自然科学版，1996，24(1)：122-130.[5]GacicN，ZecevicAI，SiljakDD.Coherencyrecognitionusingepsilondecomposition.IEEETrans.OnPowerSystem.1998，13(2)：314-319.[6]戴晨松，薛峰，薛禹胜.受扰轨迹的分群研究[J].电力系统自动化，2000，24(1)：13-16.[7]安军，穆钢，徐炜彬.基于主成分分析法的电力系统同调机群识别[J].电网技术，2009，33(3)：25-28.[8]段刚，严亚勤，谢晓冬.广域相量测量技术发展现状与展望[J].电力系统自动化，2015，39(1)：73-80.[9]冯康恒，张艳霞，刘志雄，等.基于广域信息的同调机群在线识别方法[J].电网技术，2014，38(8)：82-86.[10]宋方方，毕天姝，杨奇逊.基于WAMS的电力系统受扰轨迹预测[J].电力系统自动化，2006，30(23)：27-32.[11]钱文光，林小竹.图像轮廓曲率计算与角点提取[J].仪器仪表学报，2007，28(4)：63-68.
技术实现思路
本专利技术提供一种基于广域测量信息的、能自适应调整分群数据窗长的同调机群快速识别新方案，以实现电力系统同调机群的在线识别，为电力系统的动态等值和解列控制提供充裕的时间。本专利技术的技术方案如下：一种基于广域测量信息的同调机群快速识别方法，设系统中有N台发电机，分群信息存储在同调矩阵CN×N中，矩阵中元素cij反映发电机i、j间的同调关系，当cij＝1时，发电机i、j同调；当cij＝0时，发电机i、j非同调；列向量Q1×N存储分群数据窗内的各发电机角点数，矩阵PN×N存储各发电机间的匹配角点数。该快速识别方法包括如下的步骤：1)同调矩阵CN×N和匹配角点数矩阵PN×N初始化；2)记录t时刻分群数据窗内各发电机的功角信息和采样时间，保存至功角矩阵Dm×(N+1)，Dm×(N+1)首列为采样时间，第i+1列为发电机i的功角信息；3)采用差分法计算发电机转子角速度和转子角加速度，分别存入角速度矩阵W(m-1)×(N+1)、角加速度矩阵S(m-2)×(N+1)中；4)设定拟合周期，对发电机的转子角加速度进行三角函数拟合；5)对各电机的拟合后得到的三角函数求导，计算局部极值点进而确定各机组角点，各发电机的角点对应时间暂存至矩阵TN×h，幅值暂存至矩阵EN×h，更新角点数列向量Q1×N；6)当角点数列向量值均不小于5个时，对TN×h和EN×h中各发电机角点的时间差和幅值差进行比较，若i与发电机j存在角点x、y满足如下公式式中，tix、tjy分别为发电机i、j的第x、y个角点对应的时间；eix、ejy为发电机i、j的第x、y个角点对应的幅值；ε1为时间阈值；ε2为幅值阈值，则两机组的相应角点匹配，匹配角点数矩阵pij、pji加1；遍历所有发电机，更新匹配角点数矩阵PN×N；7)计算发电机i、j匹配角点数分别占两发电机角点的比例zi＝pij/qi、zj＝pji/qj，当(zi+zj)/2>0.5时两发电机同调，同调矩阵cij＝1；否则，cij＝0；遍历所有发电机，更新同调矩阵CN×N，同调分群结束。本专利技术的有益效果如下：(1)本专利技术基于广域测量系统测量得到的发电机功角信息，通过二阶差分计算得到发电机的转子角加速度信息。由于转子角加速度变化是功角变化的根本原因，转子角加速度变化更为明显，因此利用发电机转子角加速度分群更为快速、准确。(2)本专利技术根据系统失稳速度的快慢自适应的调整分群数据窗长，满足了不同工况下对同调分群速度的要求，能有效实现大型电力系统同调机群的在线快速识别，为系统的动态等值和解列控制提供了充裕的时间。附图说明图1发电机转子角加速度曲线具体实施方式电力系统受到扰动之后发电机的受扰轨迹包含了影响各机组之间同调性的全部因素，根据发电机的摇摆曲线获得同调发电机的同调信息，能有效提高同调分群的准确度。本专利技术对广域测量信息中的发电机功角信息进行二阶差分计算得到发电机的转子角加速度；再对角加速度进行三角函数拟合，获得发电机转子角加速度变化曲线，进而提取各发电机拟合曲线上的角点。通过比较各发电机临近角点的幅值差异和时间差异来确定两发电机间的同调性，实现同步分群。(1)三角函数拟合。从调速器的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于广域测量信息的同调机群快速识别方法，设系统中有N台发电机，分群信息存储在同调矩阵CN×N中，矩阵中元素cij反映发电机i、j间的同调关系，当cij＝1时，发电机i、j同调；当cij＝0时，发电机i、j非同调；列向量Q1×N存储分群数据窗内的各发电机角点数，矩阵PN×N存储各发电机间的匹配角点数。该快速识别方法包括如下的步骤：1)同调矩阵CN×N和匹配角点数矩阵PN×N初始化；2)记录t时刻分群数据窗内各发电机的功角信息和采样时间，保存至功角矩阵Dm×(N+1)，Dm×(N+1)首列为采样时间，第i+1列为发电机i的功角信息；3)采用差分法计算发电机转子角速度和转子角加速度，分别存入角速度矩阵W(m‑1)×(N+1)、角加速度矩阵S(m‑2)×(N+1)中；4)设定拟合周期，对发电机的转子角加速度进行三角函数拟合；5)对各电机的拟合后得到的三角函数求导，计算局部极值点进而确定各机组角点，各发电机的角点对应时间暂存至矩阵TN×h，幅值暂存至矩阵EN×h，更新角点数列向量Q1×N；6)当角点数列向量值均不小于5个时，对TN×h和EN×h中各发电机角点的时间差和幅值差进行比较，若i与发电机j存在角点x、y满足如下公式Δtij=|tix-tjy|<ϵ1Δeij=|eix-ejy|<ϵ2]]>式中，tix、tjy分别为发电机i、j的第x、y个角点对应的时间；eix、ejy为发电机i、j的第x、y个角点对应的幅值；ε1为时间阈值；ε2为幅值阈值，则两机组的相应角点匹配，匹配角点数矩阵pij、pji加1；遍历所有发电机，更新匹配角点数矩阵PN×N；7)计算发电机i、j匹配角点数分别占两发电机角点的比例zi＝pij/qi、zj＝pji/qj，当(zi+zj)/2>0.5时两发电机同调，同调矩阵cij＝1；否则，cij＝0；遍历所有发电机，更新同调矩阵CN×N，同调分群结束。...

【技术特征摘要】
1.一种基于广域测量信息的同调机群快速识别方法，设系统中有N台发电机，分群信息存储在同调矩阵CN×N中，矩阵中元素cij反映发电机i、j间的同调关系，当cij＝1时，发电机i、j同调；当cij＝0时，发电机i、j非同调；列向量Q1×N存储分群数据窗内的各发电机角点数，矩阵PN×N存储各发电机间的匹配角点数。该快速识别方法包括如下的步骤：1)同调矩阵CN×N和匹配角点数矩阵PN×N初始化；2)记录t时刻分群数据窗内各发电机的功角信息和采样时间，保存至功角矩阵Dm×(N+1)，Dm×(N+1)首列为采样时间，第i+1列为发电机i的功角信息；3)采用差分法计算发电机转子角速度和转子角加速度，分别存入角速度矩阵W(m-1)×(N+1)、角加速度矩阵S(m-2)×(N+1)中；4)设定拟合周期，对发电机的转子角加速度进行三角函数拟合；5)对各电机的拟合后得到的三角函数求导，计算局部极值点进而确定各机组角点，各发电机的角点对应时间暂存至矩阵TN×h，幅值暂存至矩阵EN×h，更新角点数列向量Q1×...

【专利技术属性】
技术研发人员：张艳霞，李莹，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12