[发明专利]一种基于多项式模型的振荡中心电压预测方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统稳定性分析技术领域，具体涉及一种基于多项式模型的振荡中心电压预测方法，适用于已建有广域量测系统（WAMS）的电网。 

属于基于多项式模型的振荡中心电压预测方法的创新技术。 

背景技术

当今电网规模日益扩大，区域电网互联、大规模交直流混合输电以及可再生能源不断接入，电力系统的动态行为日益复杂，近年来，国内外发生了数起大停电事故，为电力系统的安全与稳定运行敲响了警钟。随着相量测量单元（PMU）在电力系统中的广泛应用，基于实测轨迹的电力系统暂态稳定性分析方法成为了近年来的研究热点。 

现有的基于实测轨迹的暂态稳定性分析方法大多建立在惯量中心坐标基础上，需依赖全网所有发电机的运动信息，由于传输量较大、容错率较低等原因，对复杂大型电网而言工程实用性较差。为有效解决上述问题，公开文献一《WACS—Wide-Area Stability and Voltage Control System:R&D and Online Demonstration》（Proceedings of The IEEE，2005年第93卷第5期第892页）提出了以振荡中心电压作为观测信息，分析电力系统暂态稳定性的新方法，所需量测量少，仅涉及系统中重要传输通道的个 别变电站母线电压，大大减少了交互通信的过程。但是该方法对于暂态失稳的判别时间相对较晚，为快速有效的紧急控制带来了一定的困难。 

在暂态过程中，无故障时刻振荡中心电压不发生突变，其轨迹是连续可微的，可考虑通过曲线拟合技术进行电压轨迹的快速预测，以进一步提高失稳判别的快速性。电力系统暂态分析的现有研究中，曲线拟合技术多运用于功角轨迹快速预测之中。其中，公开文献二《Determination of first swing stability limit of multimachine power systems through Taylor series expansions》（IEE Generation Transmission&Distribution，1989年第136卷第6期第373页）提出了基于多项式模型的功角轨迹快速预测方法，具备计算时间短、预测精度高等一系列优点。而在系统无故障状态，振荡中心电压轨迹与发电机群功角轨迹具有连续函数对应关系，这为电压轨迹的曲线拟合创造了条件。因而，可通过多项式曲线拟合技术，实现电压轨迹的快速预测，为紧急控制争取宝贵时间。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种算法简单，计算量小，预测精度高的基于多项式模型的振荡中心电压预测方法。本发明用于估计未来时刻振荡中心处变电站的电压数值，能克服基于振荡中心电压的暂态稳定性分析方法所存在判别时间较长的不足。 

本发明的技术方案是：本发明的基于多项式模型的振荡中心电压预测方法，包括以下步骤： 

1）电压数值采样及归一化运算：在电网实际运行过程中，通过PMU采集重要变电站实时电压数值，并利用离线仿真记录的振荡最大值与最小值， 对电压轨迹进行归一化处理； 

2）归一化电压轨迹实时预测：采用步骤1）的归一化电压数值，利用一定时长的观测窗进行曲线拟合，根据多项式模型实现轨迹的快速预测，得到未来时刻的归一化电压数值； 

3）实际预测数值计算：利用步骤2）得到的归一化电压数值，进行反归一化处理，得到相应变电站未来时刻的实际电压数值，完成振荡中心电压轨迹快速预测。 

上述步骤1）电压轨迹归一化运算，具体方法为： 

在实际电网运行过程中，通过PMU采样当前时刻的变电站母线电压数值，根据下式作范围为0-1的实时归一化处理， 

U_O′(t)=[U_O(t)-b]/K=[U_O(t)-U_min]/[U_max-U_min] 

b=U_min,K=U_max-U_min

式中：U_O(t)为t时刻采样电压数值，U_O′(t)为t时刻归一化电压数值；U_max和U_min分别为离线仿真得到的该节点振荡过程中最低与最高电压数值，b,K为归一化系数。 

上述步骤2）归一化电压轨迹实时预测，具体方法为： 

21）判别归一化电压数值是否满足预测基本条件，即轨迹连续可微；