[发明专利]基于SOD‑LMS的大规模多时滞电力系统稳定性判别方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统稳定性分析领域，具体涉及一种基于SOD-LMS的大规模多时滞电力系统稳定性判别方法，SOD-LMS是“Solution Operator Discretization-Linear MultiStep”的缩写，中文含义：解算子线性多步离散化。

背景技术

随着能源和电力需求的不断增长，建立跨区、跨国的大型互联电网是21世纪以来电力发展的新阶段。然而在互联初期，复杂的电气结构和薄弱的输电环节使得互联电网更容易出现区域间低频振荡现象。相对局部振荡而言，区间振荡的涉及范围广，参与振荡的机群间的电气联系十分复杂，对大规模互联电网的稳定性的影响更为突出。以本地信号为输入的电力系统稳定器(Power System Stabilizer，PSS)能够较好地镇定局部振荡模式，但是难以平息区间振荡模式，从而难以保证大规模互联电网的稳定性。

广域测量系统(Wide-Area Measurement System，WAMS)的出现和发展，使得采用全局的、远端的信息实现电力系统稳定控制成为可能，为抑制大规模互联电网的区域间低频振荡带来契机。WAMS主要由三部分组成：相量测量单元(Phasor Measurement Unit，PMU)，通信网络，以及监控系统。位于厂站的PMU利用全球定位系统(Global Positioning System，GPS)的高精度时钟信号，同步测量电网各个枢纽点的状态量。通过通信系统中的高速信息通道将贴有时标的量测数据传送到监控系统，实现电力系统的实时监测、保护和控制。经过分析处理的实时数据库中的量测数据，不仅能用来检测电力系统中的低频振荡信息，还能为阻尼控制器提供有效反映区域间低频振荡模式的广域反馈信号。进而，优化控制器的性能，提升系统的阻尼水平和远距离大容量输电的能力。

然而，广域量测数据在由不同的通信介质(如光纤、数字微波、电力线等)组成的通信系统中传输和处理时，存在几十到几百毫秒间变化的通信延时。当网络结构复杂，且传输数据量大时，广域信息在PMU的采集、通信网络的输送和监控系统的分析处理中存在的实际时滞往往比理论值更大。时滞是导致系统控制律失效、运行状况恶化和系统失稳的一种重要诱因。时滞常数较大时，系统特征值会发生较大偏差，甚至会完全改变系统的小扰动稳定性。综上所述，现代大规模互联电网利用广域测量信息进行电力系统闭环控制时，必须计及时滞的影响。

考虑时滞影响后，电力系统的状态不仅与当前时刻的状态有关，还取决于系统过去的状态。因此，时滞电力系统的模型可以用一个时滞微分-代数方程来描述。与常微分方程所描述的系统不同，时滞微分方程所描述的电力系统的解空间是无穷维的。在频域中，时滞电力系统对应的特征方程，存在超越项，有无穷多个解(特征值)。因此，考虑时滞影响后，电力系统稳定性研究的难度大大增加。

目前，涉及时滞电力系统小干扰稳定性判别的专利中，中国发明专利一种时滞电力系统稳定的判别方法.201010123345.8[P]利用搜索追踪方法确定系统的时滞稳定域。然而，上述方法中时滞特征值求解和搜索过程的计算量较大。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].通过有理多项式来逼近时滞环节，进而计算系统最右侧的关键特征值，并判断系统的时滞稳定性。然而，上述方法的准确性与计算结果的精度需要经过深入分析与研究。中国发明专利基于EIGD的大规模时滞电力系统特征值计算方法.201510055743.3[P].提出了一种基于显式无穷小生成元离散化(Explicit Infinitesimal Generator Discretization，EIGD)的大规模时滞电力系统特征值计算方法。上述方法需要通过多次扫描[0.1,2.5]Hz低频振荡频率范围内、靠近虚轴的关键特征值，才能判断系统的时滞稳定性。中国发明专利基于SOD-PS的电力系统时滞稳定性判别方法.201510229738.X[P].提出了一种基于解算子伪谱离散化(Solution Operator Discretization-Pseudospectral，SOD-PS)的电力系统时滞稳定性判别方法。该方法只需要计算解算子离散化矩阵的模值最大的一个特征值或一对共轭特征值，就可以判断出系统在固定时滞下的稳定性。然而，该方法在计算部分关键特征值时，需要求取离散化子矩阵的逆，计算量大、计算时间长。

发明内容