一种电力系统次同步振荡阻尼的辨识方法技术方案

本发明专利技术是一种电力系统次同步振荡阻尼的辨识方法，其特点是：包括以下步骤：1)次同步振荡分量的提取；2)应用随机子空间方法提取出其中的频率在设定范围内、且幅值大于基波分量百分比的设定值的有功功率振荡和电压相角分量；3)次同步振荡功率阻尼的判断。能够通过分析次同步振荡频率和电压相角之间的关系，在线路发生次同步振荡时快速判断系统阻尼，缩短人工识别阻尼和判断切除线路的时间。

【技术实现步骤摘要】
一种电力系统次同步振荡阻尼的辨识方法
本专利技术涉及本专利技术涉及电力系统运行与控制领域，是一种电力系统次同步振荡阻尼的辨识方法。
技术介绍
随着电网中接入新能源容量的不断增多，电力系统次同步振荡事故也比之前大幅增多。电力系统次同步振荡不仅导致系统发生功率振荡，而且导致线路输送容量大幅减少，还增加了系统失稳的可能，降低了供电可靠性。电网监控人员在熟悉电网的运行状况的同时，若能将电力系统次同步振荡的阻尼迅速识别出来，将会增强系统稳定性，提高供电可靠性。现有的次同步振荡监测方法中，一方面是基于扩展现有同步相量测量装置中的功能，在系统判断次同步振荡发生的频率和幅值，另一方面只能监测到系统中是否发生次同步振荡现象，不能定位次同步振荡的位置，不能达到定位和切除振荡源的目的。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：克服现有技术的缺点，提供一种电力系统次同步振荡阻尼的辨识方法。本专利技术解决技术问题的方案是：一种电力系统次同步振荡阻尼的辨识方法，其特征是：包括以下步骤：1)次同步振荡分量的提取首先，根据系统中同步相量测量装置中的监测数据，分别输入电压数据和功率数据，提取出对应有功功率和电压相角分量；2)应用随机子空间方法提取出其中的频率在设定范围内、且幅值大于基波分量百分比的设定值的有功功率振荡和电压相角分量，随机子空间提取的步骤如下所示：①定义有功功率和电压相角为y，根据y值定义输出变量历史矩阵Yp和未来矩阵Yf，具体如表达式(1)和表达式(2)所示；<br>式中：i为Yp矩阵的行数，j为Yp矩阵列数；②根据表达式(1)历史矩阵Yf和表达式(2)未来矩阵Yp得出协方差矩阵Ti，见表达式(3)：③对协方差矩阵Ti的表达式(3)进行特征值分解，可得表达式(4)：其中：U1为特征值非零部分的左特征矩阵，U2为特征值为零部分的左特征矩阵，S1为特征值矩阵，为特征值非零部分的右特征矩阵转置，为特征值非零部分的右特征矩阵转置；④根据表达式(4)可以得出系统矩阵A的表达式(5)：⑤对表达式(5)中的系统矩阵A做特征值分解可得表达式(6)：A＝ΨΛΨ-1(6)其中：Ψ为特征向量矩阵，Λ为特征值矩阵，假设有m个特征值，m为特征值个数；⑥系统特征值和待求向量之间的表达式如(7)所示：Ym＝KP(7)其中：K为表达式(7)中特征值Λ组成的范德蒙矩阵，Ym为前m个输出变量值组成的向量，P为待求的系数变量；⑦应用最小二乘法求解待求变量P，对应表达式为(8)：P＝(KTK)KTYm(8)其中：KT为K的转置矩阵；⑧根据表达式(8)可以求出对应模态分量的相位：其中：Pi为变量P中第i个对角线元素，为第i个模态分量对应相角；⑨通过表达式(1)～表达式(9)的关系可以求出功率和电压相角中设定频段的模态分量对应的相位；3)次同步振荡功率阻尼的判断当次同步振荡功率的阻尼超前次同步振荡电压相角在0-90°之间时，该条线路提供正阻尼，否则提供负阻尼。所述设定的频段范围为10Hz-45Hz。所述大于基波分量百分比的设定值为5％-10％。本专利技术有益效果是：本专利技术的次同步振荡阻尼辨识方法，克服了现有技术的次同步振荡切除线路过多的缺点，能够通过分析次同步振荡频率和电压相角之间的关系，在线路发生次同步振荡时快速判断系统阻尼，缩短人工识别阻尼和判断切除线路的时间。经计算分析验证了本方法是一种具有较强的适应性强和可操作性，实际应用价值高的次同步振荡阻尼判断的方法。附图说明图1为实施例1的电力系统次同步振荡阻尼的辨识方法流程图；图2为实施例1的电力系统次同步振荡阻尼的辨识方法的功率和电压相角图；图3为实施例1在发生次同步振荡时的电压和有功功率曲线图。具体实施方式下面结合附图和实例对本专利技术进一步说明。参见体1-3，实施例1，本实施例为某地区电网在发生同步振荡时，应用本实施例的一种电力系统次同步振荡阻尼的辨识方法进行同步振荡阻尼辨识的过程，具体步骤如下：1)次同步振荡分量的提取首先，根据系统同步相量测量装置中的监测数据，分别输入电压数据和功率数据，提取出对应有功功率和电压相角分量；2)应用随机子空间方法提取出其中的频率在10Hz-45Hz范围内、且幅值大于基波分量5％的有功功率振荡和电压相角分量，随机子空间提取的步骤如下所示：①定义有功功率和电压相角为y，根据y值定义输出变量历史矩阵Yp和未来矩阵Yf，具体如表达式(1)和表达式(2)所示；式中：i为Yp矩阵的行数，j为Yp矩阵列数；②根据表达式(1)历史矩阵Yf和表达式(2)未来矩阵Yp得出协方差矩阵Ti，见表达式(3)：③对协方差矩阵Ti的表达式(3)进行特征值分解，可得表达式(4)：其中：U1为特征值非零部分的左特征矩阵，U2为特征值为零部分的左特征矩阵，S1为特征值矩阵，为特征值非零部分的右特征矩阵转置，为特征值非零部分的右特征矩阵转置；④根据表达式(4)可以得出系统矩阵A的表达式(5)：⑤对表达式(5)中的系统矩阵A做特征值分解可得表达式(6)：A＝ΨΛΨ-1(6)其中：Ψ为特征向量矩阵，Λ为特征值矩阵，假设有m个特征值，m为特征值个数；⑥系统特征值和待求向量之间的表达式如(7)所示：Ym＝KP(7)其中：K为表达式(7)中特征值Λ组成的范德蒙矩阵，Ym为前m个输出变量值组成的向量，P为待求的系数变量；⑦应用最小二乘法求解待求变量P，对应表达式为(8)：P＝(KTK)KTYm(8)其中：KT为K的转置矩阵；⑧根据表达式(8)可以求出对应模态分量的相位：其中：Pi为变量P中第i个对角线元素，为第i个模态分量对应相角；⑨通过表达式(1)～表达式(9)的关系可以求出功率和电压相角中设定频段的模态分量对应的相位；3)次同步振荡功率阻尼的判断当次同步振荡功率的阻尼超前次同步振荡电压相角在0-90°之间时，该条线路提供正阻尼，否则提供负阻尼。由本实施例的电力系统次同步振荡阻尼的辨识方法可知，其次同步振荡频率在22Hz左右，辨识线路功率相位滞后线路电压85°左右，见图3，说明线路在次同步振荡时起到负阻尼作用，与实际中动作结果是一致的。实践表明该方法在一定程度上缩短了线路次同步振荡的辨识时间，提高了地区电网的次同步振荡监测水平。本专利技术不局限于本具体实施方式，对于本领域技术人员来说，不经过创造性劳动的简单复制和改进均属于本专利技术权利要求所保护的范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电力系统次同步振荡阻尼的辨识方法，其特征是：包括以下步骤：/n1)次同步振荡分量的提取/n首先，根据系统中同步相量测量装置中的监测数据，分别输入电压数据和功率数据，提取出对应有功功率和电压相角分量；/n2)应用随机子空间方法提取出其中的频率在设定范围内、且幅值大于基波分量百分比的设定值的有功功率振荡和电压相角分量，随机子空间提取的步骤如下所示：/n①定义有功功率和电压相角为y，根据y值定义输出变量历史矩阵Y

【技术特征摘要】
1.一种电力系统次同步振荡阻尼的辨识方法，其特征是：包括以下步骤：
1)次同步振荡分量的提取
首先，根据系统中同步相量测量装置中的监测数据，分别输入电压数据和功率数据，提取出对应有功功率和电压相角分量；
2)应用随机子空间方法提取出其中的频率在设定范围内、且幅值大于基波分量百分比的设定值的有功功率振荡和电压相角分量，随机子空间提取的步骤如下所示：
①定义有功功率和电压相角为y，根据y值定义输出变量历史矩阵Yp和未来矩阵Yf，具体如表达式(1)和表达式(2)所示；






式中：i为Yp矩阵的行数，j为Yp矩阵列数；
②根据表达式(1)历史矩阵Yf和表达式(2)未来矩阵Yp得出协方差矩阵Ti，见表达式(3)：



③对协方差矩阵Ti的表达式(3)进行特征值分解，可得表达式(4)：



其中：U1为特征值非零部分的左特征矩阵，U2为特征值为零部分的左特征矩阵，S1为特征值矩阵，为特征值非零部分的右特征矩阵转置，为特征值非零部分的右特征矩阵转置；
④根据表达式(4)可以得出系统矩阵A的表达式(5)：



⑤对表达式(5)中的系统矩阵A做特征值分...

【专利技术属性】
技术研发人员：于紫南，李振新，阚中锋，
申请(专利权)人：国网吉林省电力有限公司吉林供电公司，
类型：发明
国别省市：吉林;22