[发明专利]随机响应下电力系统超低频振荡辨识及振荡源定位方法

权利要求书

1.随机响应下电力系统超低频振荡辨识及振荡源定位方法，其特征是：包括以下步骤，并且以下步骤顺次进行:

步骤一、随机数据采集与预处理

①随机数据采集

改变负荷波动作为环境激励，对电力系统进行机电暂态仿真，分别采集一定时间段内的随机扰动下电力系统各发电机的频率偏差△f，有功功率P、无功功率Q以及电压U；

②基准获取

利用特征值分析法进行参数辨识，获得基准振荡频率以及基准阻尼比；

③模式提取

利用小波滤波同时对采集的各发电机的频率偏差△f进行滤波处理，将特征值分析法获得的振荡频率作为小波滤波的中心频率，在中心频率处设置指定的带宽，提取超低频振荡模式；

步骤二、模态分析

利用基于物理学的动态模式分解(Physics-informed dynamic mode decomposition，piDMD)辨识并获得超低频振荡模式的振荡频率与阻尼比，用特征值分析法获得的基准振荡频率与基准阻尼比对应减去piDMD辨识的发电机振荡频率与阻尼比，获得的差值作为piDMD方法辨识的误差值；

误差值在设定的阈值范围之外，调整piDMD的设置参数后再次辨识并获得超低频振荡模式的振荡频率与阻尼比，用特征值分析法获得的基准振荡频率与基准阻尼比对应减去调整后piDMD辨识的发电机振荡频率与阻尼比直至误差值在设定的阈值范围内；

误差值在设定的阈值范围内，记录相应的piDMD辨识得到的发电机振荡频率与阻尼比并进行步骤三；

步骤三、发电机端口的耗散能量计算

根据采集时间段内获得的各发电机端口的有功功率P、无功功率Q以及电压U获得有功功率变化量、无功功率变化量以及电压幅值的自然对数变化量，再将piDMD辨识得到的振荡频率作为带通滤波器的中心频率，在中心频率处设置指定的带宽，利用滤波再次提取超低频振荡模式，利用发电机端口的耗散能量公式计算并获得该超低频振荡模式下各发电机端口的耗散能量W_Di；

W_Di＝∫(ΔP_i2πΔf_idt+ΔQ_id(ΔlnU_i))

其中，△P_i为第i台发电机端口有功功率变化量，△Q_i为第i台发电机端口无功功率变化量，U_i为第i台发电机端电压幅值，△lnU_i为U_i的自然对数变化量，t表示函数自变量时间，△fi为第i台发电机的频率偏差；

步骤四、振荡源定位

根据耗散能量公式，获得耗散能量在每个时刻的值，利用Matlab中的绘图代码，绘制出耗散能量随时间变化的曲线，即为耗散能量流，对耗散能量流进行线性拟合，将耗散能量W_Di用另一种表示方式为：W_Di＝Z_it+C，公式中，Z_i为耗散能量的趋势分量，t为拟合函数自变量时间，C为耗散能量初始值，提取各发电机耗散能量的趋势分量Z_i，获得描述耗散能量曲线的变化趋势，在Z_i为负值时，所对应的发电机为振荡源，实现振荡源定位。

2.根据权利要求1所述的随机响应下电力系统超低频振荡辨识及振荡源定位方法，其特征是：所述步骤二中piDMD采用滑动数据窗方法进行参数辨识，根据仿真时间确定滑动窗口的起点，滑动窗长以及窗口滑动间隔；所述调整piDMD的设置参数具体为调整滑动窗口的起点，滑动窗长以及窗口滑动间隔。

3.根据权利要求1所述的随机响应下电力系统超低频振荡辨识及振荡源定位方法，其特征是：所述步骤三中的有功功率变化量、无功功率变化量以及电压幅值的自然对数变化量均为进行滤波、去趋势和归一化处理后的变化量。

4.根据权利要求1所述的随机响应下电力系统超低频振荡辨识及振荡源定位方法，其特征是：所述步骤四中利用Matlab软件中的Curve Fitting Tool工具箱对各发电机耗散能量进行线性拟合。