[发明专利]一种基于模态特征提取的电网等效惯量评估方法

说明书

一种基于模态特征提取的电网等效惯量评估方法，属于电力系统运维技术领域，通过本征模态分析方法从机电振荡响应轨迹中提取蕴含电力系统固有机电模态信息，进而通过机电动力学模型的重构量化解析区域电网等效惯量和机电模态之间的时频解析关系，通过对解析关系的正交分解，推导出以区域电网等效惯量为未知量的方程组进行求解，进而实现电网的等效惯量评估。本发明主要应用于电力系统稳定分析与控制中，根据电力系统实际运行特点来获取区域电网的等效惯量，能够有效地指导电力系统安全平稳运行。

技术领域

本发明属于电力系统运维技术领域，特别是涉及到一种基于模态特征提取的电网等效惯量评估方法。

背景技术

现有技术中由于规模新能源发电设备并网运行极大的解决了因过度依赖传统能源而引发的能源和环境危机。但与此同时，高比例新能源并网也导致系统惯量和阻尼水平降低，削弱系统抵抗功率扰动能力，危害电网安全运行。区域电网作为电力系统惯量及阻尼的重要来源，其向系统提供的惯量和阻尼支撑可显著提高系统抗扰能力，改善系统频率动态特性和稳态特性。因此，对并网区域电网的惯量及阻尼系数进行评估，可科学衡量其向系统提供的惯量及阻尼水平，有助于保障区域电网自身及系统安全稳定运行，对于指导新型电力系统安全稳定具有重要意义。现有惯量及阻尼系数评估方法大多以发电机或系统整体为主，对于单机而言可主要为离线评估，通过抛载试验，短路试验法，甩负荷试验法等离线方法进行分析，但耗费成本较高且无法反映其并网后的真实特性。随着相量测量单元(Phase Measurement Unit，PMU)在电力系统中广泛应用，可通过PMU收集区域电网扰动后的运行数据，对系统全局惯量及阻尼系数进行评估，其结果更能反映电网真实的状况，是当前应用较为广泛的一种方法。但现有的评估方法在评估系统全局惯量同时，无法精细化的计及区域电网惯量，虽然扩大了评估范围，但也间接降低了惯量和阻尼的评估的鲁棒性。

因此，现有技术中亟需一种新的技术方案来解决上述问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种基于模态特征提取的电网等效惯量评估方法，能够实现基于电力系统运行特性实现区域电网等效惯量的准确评估。

一种基于模态特征提取的电网等效惯量评估方法，包括以下步骤，且以下步骤顺次进行，

步骤一、以ΔT为间隔对电力系统中各区域电网功率P(t)和转速ω(t)离散采样m次，并根据稳态运行值计算相应的功率和转速变化量以形成数据矩阵；

步骤二、按机组编号顺序及采样顺序对采样数据进行排序，形成数据矩阵Δx′d；以此矩阵为输入矩阵，进行系统特征动态模式分解DMD计算，得到特征值矩阵λ及其对应特征向量矩阵V；

步骤三、将所述步骤二系统特征动态模式分解DMD计算得到的特征值矩阵λ及其对应特征向量用于重构量测量Δx′；将Δx′的重构结果代入转子运动方程中，构建关于区域电网等效惯量与系统特征的线性方程组，通过线性方程求解计算得到区域电网惯量和阻尼系数。

所述步骤二的输入矩阵为Δx'_d＝[Δx'₁,Δx'₂,…,Δx'_m]，并形数据矩阵矩阵中P_z为前m-1个数据序列构成的数据矩阵，F_z为后m-1个数据序列构成的数据矩阵；

构造状态空间模型A_d＝F_zV^-1Σ^-1U^*，式中，U和V为酋矩阵，∑为奇异值对角矩阵；

对A_d进行特征分解为，A_dv_j＝μ_jv_j j＝1,…,N，式中，μ_j为的特征值，v_j为对应特征向量，v_j∈C^N；