[发明专利]一种用于大规模电力系统的振荡源定位方法

说明书

本发明公开了一种用于大规模电力系统的振荡源定位方法，属于电力系统稳定分析领域，其主要步骤包括：首先读取一段电力系统扰动后多台发电机的角速度和有功功率量测信号；然后对所述信号求取变化量；利用TLS‑ESPRIT方法对上述变化量进行分析，得到各信号在不同振荡模式下的低频振荡参数；再选择所关注的模式，在该模式下对有功功率、角速度进行重构；最后计算振荡能量，若某台发电机能量斜率为负，则可判定该机组振荡源。本发明方法利用PMU实测信息，能反应系统真实运行情况，同时，该方法能适用于大规模电力系统，具有较高的工程实用价值。

技术领域

本发明涉及电力系统稳定分析领域，具体涉及一种用于大规模电力系统的振荡源定位方法。

背景技术

低频振荡是威胁电力系统安全运行的一个突出问题，快速并准确地定位出负阻尼机组对电网的低频振荡分析和控制有着极为重要的意义。目前，低频振荡产生机理主要有负阻尼机理和强迫振荡机理。负阻尼机理认为发电机阻尼转矩不足导致了小扰动功角失稳，原因在于高倍率的励磁放大系统产生的负阻尼抵消了系统固有的正阻尼，使得系统总阻尼下降甚至成为负值。负阻尼机理是目前发展最为完善的低频振荡机理，目前已成为解析低频振荡现象和设计电力系统稳定器(Power System Stabilizer，PSS)的主要理论依据。

在负阻尼振荡中，负阻尼机组对模式阻尼削弱最严重，通常被定义为振荡源。目前，研究振荡源定位的方法主要有：混合仿真法、能量函数法和波形相似法。混合仿真法利用PMU单元的实时同步相量数据和分布模式信息将电网等效成若干子系统，通过对比仿真曲线和实测曲线来定位含扰动源的子系统，然后反复将含扰动源的子系统细分为更小子系统，并最终确定含扰动源的最小子系统，但是混合仿真法的解耦方法有待优化，以满足现场PMU的布点，并且混合仿真法不适用于在线定位。

能量函数法应用较为广泛，但该方法的理论基于单机无穷大系统推导而来，应用在多机系统中会存在较大误差，因此对于实际大规模电力系统而言，该方法不够准确。

波形相似法利用低频振荡时电压行波的特殊形态传播到电网中各节点所具有的相似性和时延性来实现对扰动源的定位，但是实际电网结构复杂，在电网参数时变情况下，波形相似法会产生较大误差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于大规模电力系统的振荡源定位方法，本方法便于量测、适用于大规模电力系统振荡源定位，以及检测在不同振荡模式中各发电机是否提供了负阻尼。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种用于大规模电力系统的振荡源定位方法，包括以下步骤：

步骤1：获取扰动后一段时间内各机组的量测量，所述量测量包括第i台发电机所连母线支路在k时刻的采样值，所述采样值包括有功功率P_i,k、角速度ω_i,k，其中i＝1,2,…,s，s为系统中发电机个数，k＝1,2,…,L，L为设定时间段内的采样个数；

步骤2：根据有功功率P_i,k、角速度ω_i,k获得相应的有功功率变化量ΔP_i、角速度变化量Δω_i，即ΔP_i＝P_i-P_i,0，Δω_i＝ω_i-ω_i,0，P_i,0、ω_i,0分别表示稳态有功功率、稳态角速度；

步骤3：利用TLS-ESPRIT算法进行低频振荡模式辨识，分别辨识出有功功率变化量、无功功率变化量、电压幅值变化量以及电压相角变化量在不同振荡模式下的振荡幅值A_mn、衰减因子σ_mn、振荡频率f_mn和初始相位其中m＝1,2分别对应有功功率变化量、角速度变化量，n＝1,2,…,s-1，n表示振荡模式的个数；