[发明专利]一种基于随机数据驱动的两区域系统惯量计算方法

说明书

一种基于随机数据驱动的两区域系统惯量计算方法，属于电力系统运维技术领域，本发明在转子运动方程建立系统惯量与机电振荡参数联系的基础上，考虑实际系统等效电抗计算，利用随机子空间法辨识出机电振荡区间模式的核心参数，定阶简单，计算准确度高；与以往的利用频率变化率计算惯量方法相比在分析了转子运动方程的基础上，考虑到故障后频率响应的复杂性，采用系统正常运行的小干扰数据，不需要对数据进行滤波，适应性较强，具有较高的实际应用价值。

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随机数据驱动的两区域系统惯量计算方法。

背景技术

在实际电网中，系统的负荷不断变化，输电线路随天气变化而导致的线路电抗不断变化(线间距离随风摆动等)，新能源发电系统随环境变化而引起的有功输出不断变化，这些因素都导致电力系统每时每刻都受到小的干扰，这对系统的稳定运行带来了巨大的威胁，惯量作为发电机的重要参数，可以反映系统特性，根据实时检测系统的惯量，可以对系统做出相应的调整，降低各种小干扰对系统造成的影响。因此，系统惯量计算与分析对整个系统的安全和稳定运行都具有重要的实际意义。

传统的系统惯性计算的数据来源大部分是基于大扰动的数据，它不仅对电力系统的安全性产生负面影响，而且对用于估计的数据也有诸多的限制。该方法的核心技术是利用频率变化率来计算系统的惯性，但是大量的采样数据导致较大的计算误差，而且电力系统在扰动时刻的频率响应是复杂的，它受到噪声、系统机电振荡等非线性因素的干扰，大大降低了数据的可信度。因此，现有技术中亟需一种新的技术方案来解决这一问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种基于随机数据驱动的两区域系统惯量计算方法，在转子运动方程建立系统惯量与机电振荡参数联系的基础上，考虑实际系统等效电抗计算，利用随机子空间法辨识出机电振荡区间模式的核心参数，定阶简单，计算准确度高。

一种基于随机数据驱动的两区域系统惯量计算方法，其特征是：包括以下步骤，且以下步骤顺次进行，

步骤一、建立同步发电机经典二阶模型下，转子运动方程，

其中，δ为发电机功角，ω为发电机实际角速度，ω_n为发电机额定角速度，H为发电机惯量，P_m为发电机机械功率，P_e为发电机电磁功率，D为发电机系统阻尼，△ω为发电机角速度变化量；

对转子运动方程进行线性变换和拉普拉斯变换以△ω为状态变量得出的特征值为

其中，P_tl0为总传输有功功率，δ_e0为系统等效相角；

特征值的实部对应于机电振荡的衰减系数，虚部对应于振荡角频率，获得系统等效参数与机电振荡参数之间的关系，

其中，α是衰减系数，f_d是振荡频率；

步骤二、利用随机子空间法，辨识机电振荡的区间模态参数

其中，λ_i连续时间系统特征值，a_i为连续时间系统特征值的实部，b_i为连续时间系统特征值的虚部，i为系统特征值的个数，η_i为离散时间系统特征值，f_i为连续时间系统振荡频率；

步骤三、系统等效电抗由网络电抗和发电机等效电抗组成，相干发电机的相关特性为