[发明专利]一种基于广域量测的区域间低频振荡模式估计方法

说明书

本发明公开了一种基于广域量测的区域间低频振荡模式估计方法，该方法利用PMU量测的发电机功角和角速度信号构造一个广义特征值问题，通过求解该广义特征值问题可获得系统区域间低频振荡的频率，阻尼比和振荡模态信息。当已知系统中所有发电机功角信息时，该方法可精确估计系统区域间低频振荡的特征，当只有部分发电机功角信息已知时，该方法对某些区域间振荡模式能给出可接受的估计结果。仿真结果表明该方法对由负荷和发电的随机波动引起的环境噪声信号具有鲁棒性。

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，具体涉及一种基于广域量测的区域间低频振荡模式估计方法。

背景技术

电力系统区域间低频振荡问题属于小扰动功角稳定的范畴，其表现为互联电力系统中某个区域内的发电机组与另外一个区域内的发电机组之间的相互振荡，振荡频率一般在0.1到0.7HZ之间。区域间低频振荡问题在国内外电网中均多次出现，严重影响到电网的正常运行。在国内，如1983年湖南电力系统凤常线、湖北电力系统葛凤线；1984年广东-香港互联系统联络线；1985年广东、广西、香港互联系统；1994年南方互联系统(贵州、广西、广东、香港)；1998年、2000年川渝电网二滩电力送出系统；2003年2月、3月南方-香港交直流输电系统等。在国外，如美国的WSCC(Western Systems Coordinating Council)系统长期存在振荡频率在0.2到0.3Hz之间的区域间低频振荡问题，而正是这一问题导致了1996年的美西大停电事故；北欧系统、苏格兰-英格兰系统和澳大利亚东南部系统等也存在区域间低频振荡问题。

对电力系统区域间低频振荡的分析可基于确定的系统模型，在某个运行点附近得到系统的线性化模型，从而进一步分析得到系统的所有振荡相关参数，包括振荡的频率，阻尼比和振荡模态(即哪些机组之间在相互振荡)，如果系统的模型是正确的，基于模型的分析结果能准确反映系统区域间低频振荡的特性。然而，由于系统运行条件处于不断的变化当中，因此很难得到正确的确定的系统模型，比如在1996年美西大停电事故当中，在事故初期系统有长达40s的时间存在接近零阻尼的振荡模式，在系统崩溃之前该振荡演变为不稳定的负阻尼振荡模式，而基于WSCC系统标准模型进行的仿真并未发现任何不稳定的振荡模式。

同步向量监测装置(PMUs)的诞生和发展促进了广域量测(WAMS)技术的发展，而基于WAMS数据的系统动态安全分析能够连续监测系统的运行状态，从而克服了基于模型的系统分析的不足。1996年美西大停电事故之后，大量来自于信号处理，系统识别等研究领域的算法被应用于分析电力系统WAMS数据，从而估计得到系统区域间低频振荡模式的参数，包括振荡频率，阻尼比和振荡模态。这些基于量测数据估计得到的参数具有重要的价值，可帮助人们了解系统运行的状态，也可用于设计控制器以抑制区域间低频振荡。

发明内容

本发明的目的就是提供一种基于广域量测的区域间低频振荡模式估计方法。通过对PMU量测数据进行处理可以构造一个广义特征值问题，通过求解该广义特征值问题可以得到区域间低频振荡模式的特性，包括振荡频率，阻尼比和振荡模态。

本发明通过下述技术方案实现：

一种基于广域量测的区域间低频振荡模式估计方法，包括以下步骤：

步骤一，获得电力系统中PMU安装点的发电机功角偏移量和角速度偏移量的采样值，用于形成向量X_r；

步骤二，基于步骤一形成的向量X_r，构造一个广义特征值问题；

步骤三，求解步骤二所构造的广义特征值问题，得到广义特征值问题的特征值和特征向量矩阵；

步骤四，基于步骤三求解得到的广义特征值问题的特征值和特征向量矩阵，得到电力系统中区域间低频振荡模式的频率、阻尼比一级振荡模态。