[发明专利]一种提取电力系统频率动态时空分布特性信息的方法

说明书

本发明公开了一种提取电力系统频率动态时空分布特性信息的方法，首先利用复经验正交函数分析法对电力系统广域测量系统测量的电网频率动态数据进行分解，提取频率动态变化过程中的驻波成分和行波成分，并计算频率动态在电网中传播的速度，得到表征电力系统频率动态时空分布特性的相关信息。本发明将该方法应用于实际电网，分析扰动后电网频率的动态变化特性，可以有效地提取电网频率动态过程中的行波分量和驻波分量，通过对电力系统广域测量系统的量测数据进行实时分析，可以在线分析扰动在电网中的传播特性，为调度人员提供有效的决策信息，具有很好的实用价值和应用前景。

技术领域

本发明属于电力系统频率稳定领域，具体地是对电力系统频率动态时空分布特性相关信息的提取方法。

背景技术

区域电网之间的互联，使得电力系统形成一个空间跨度大、传输能力强、具有互补性的大规模电网。大规模互联电网可以发挥各电网之间功率互补的优势，在一定程度上提高了电网抗干扰的能力。但是，随着电网结构复杂性的增加，系统的不确定性也随之增强。当大规模电网遭受大的干扰时，系统中有功功率的生成量与消耗量之间失去平衡，而且不平衡功率携带的能量在电网中分布不均匀，从而使得电网中不同位置的频率波动具有一定的差异性。电力系统频率是衡量电力系统运行的重要参数之一，研究其动态特性对大规模互联电网的安全稳定运行具有重要的意义。

当电网规模较小时，传统的电力系统频率动态分析方法通常假定电网频率具有“统一性”。但电网互联成为未来电网发展到的趋势，大规模的互联电网正在逐步形成。为确保现代互联电网的安全稳定运行，广域测量系统(WAMS)被广泛应于电网对各电气量进行实时同步监测。通过观测WAMS监测到的数据可以发现，电网发生扰动后不同位置的电网频率变化具有明显的时空分布特性，从而改变了人们长期以来认为扰动在电网中以光速传播的认识。因此，传统的分析方法不再适用于大规模电网的频率动态特性的研究。

国内外的相关学者对频率动态特的研究有了一定的进展，但是目前对电网频率动态时空分布特性机理的研究尚需进一步的探索。机电波理论的提出对认识电力系统的机电动态提供了一种新的方法，以解析的形式诠释扰动能量在电网中传播的基本特性及影响因素等，但是为了分析的可行性在研究过程中做了一定的假设，如假设电网结构参数的一致性、均匀性及连续性等，因此采用连续模型的分析结果可能存在一定的误差。广域量测系统的实测数据能够反映电力系统的实际动态特性，通过统计学角度对实测数据的分析对电力系统的频率动态时空分布特性分析具有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种提取电力系统频率动态时空分布特性信息的方法，利用经验正交函数分析广域测量系统实时获取的电力系统频率动态信号，将频率动态信号分解为行波分量与驻波分量，并计算频率动态在电网中的传播速度，得到电力系统频率动态时空分布特性。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种提取电力系统频率动态时空分布特性的方法，包括步骤：

(1)获取电力系统的实测频率数据，并根据所述实测频率数据建立实数矩阵形式的时间序列作为原始时间序列；

(2)将所述实数矩阵形式的时间序列经过Hibert变换，并构建复数矩阵形式的时间序列；

(3)基于经验正交函数分析法计算复数矩阵形式的时间序列对应的时间相关系数；

(4)根据所述时间相关系数及最优正交基重构时间序列，分别计算重构后的时间序列在时间、空间上的幅值函数和相位函数；

(5)根据行波与驻波的特征，提取所述重构后的时间序列的行波分量和驻波分量，并计算传播速度，得到电力系统频率动态时空分布特性。