[发明专利]基于SOD-PS-R算法的时滞电力系统机电振荡模式计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及基于SOD-PS-R(SolutionOperatorDiscretization-PesudoSpectrumandRotation, 解算子伪谱离散化和旋转)算法的时滞电力系统机电振荡模式计算方法。

背景技术

随着全球能源互联网的兴起，互联电力系统的规模逐渐增大，区间低频振荡问题更加显 著。传统的解决方案是安装电力系统稳定器(PowerSystemStabilizer,PSS)，但是由于其反馈 控制信号来源于当地，不能有效阻尼互联电力系统的区间振荡。

广域测量系统(Wide-AreaMeasurementSystem，WAMS)的出现给大规模互联电力系统 稳定分析与控制的发展带来新的契机。基于WAMS提供的广域信息的互联电网低频振荡控制， 通过引入有效反映区间振荡模式的广域反馈信号，能够获得较好的阻尼控制性能，其为解决 互联电网中的区域间低频振荡问题，进而提高系统的输电能力提供了新的控制手段，具有良 好而又广泛的应用前景。

广域信号在由不同通信介质(如光纤、电话线、数字微波、卫星等)组成的WAMS通信 网络中传输和处理时，存在几十到几百毫秒间变化的通信延时。时滞是导致系统控制律失效、 运行状况恶化和系统失稳的一种重要诱因。因此，利用广域测量信息进行电力系统闭环控制 时，必须计及时滞的影响。

在现代电力系统中，小干扰稳定主要关注的是机电振荡问题。以状态空间模型为基础的 特征值分析法是研究机电振荡的强有力工具。目前，研究人员已经提出了许多计算大规模电 力系统关键特征值子集的有效方法，主要包括基于降阶系统的选择模式分析法，AESOPS算 法和S-矩阵法，幂法、牛顿法、Rayleigh商迭代法等序贯法以及同时迭代法、Arnoldi算法、 重新分解的双重迭代和Jacobi-Davidson方法等子空间迭代法。这些方法在计算部分特征值时 都利用了增广状态矩阵的稀疏性，多数方法都是通过对原系统进行谱变换从而改变特征谱的 分布，然后求取系统的特征值，再通过反变换得到原系统的关键特征值。但是，以上提到的 方法均未考虑时滞的影响。中国发明专利基于Padé近似的时滞电力系统特征值计算与稳定性 判别方法.201210271783.8:[P].利用Pade近似多项式逼近时滞环节，进而计算系统最右侧的 关键特征值，并判断系统的时滞稳定性。中国发明专利基于EIGD的大规模时滞电力系统特 征值计算方法.201510055743.3.中国,201510055743.3[P].提出了一种基于显示IGD(Explicit IGD,EIGD)的大规模时滞电力系统特征值计算。利用计算得到的系统最右侧的关键特征值， 可以判断系统在固定时滞下的稳定性。这些时滞稳定性判别方法，均需要通过多次扫描[0.1, 2.5]Hz低频振荡频率范围内、靠近虚轴的关键特征值，才能判断系统的时滞稳定性。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种基于SOD-PS-R算法的时滞电力系统机 电振荡模式对应特征值的计算方法，用以得到大规模时滞电力系统的机电振荡模式。 SOD-PS-R算法只需计算解算子离散化近似矩阵的模值最大的设定个数个特征值，通过一次 计算，就可以得到大规模时滞电力系统的机电振荡模式。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

在实际大规模电力系统的建模过程中引入通信时滞。时滞电力系统包含无时滞电力系统、 广域反馈时滞、广域阻尼控制器和广域输出时滞四部分。并将时滞电力系统模型在其稳态运 行点附近进行线性化，得到用于时滞电力系统小干扰稳定分析的线性化模型。

通过谱映射定理，所述时滞电力系统位于虚轴附近、频率在[0,2]Hz范围内的特征值λ， 被映射为解算子T(h)的特征值，并密集地分布在单位圆的附近。

将所述时滞电力系统的解算子T(h)进行伪谱离散化，通过计算有限维离散化矩阵T_M,N模 值最大的设定个数个特征值，即可转化为时滞电力系统机电振荡模式对应的关键特征值。

为了提高所述时滞电力系统特征值算法的收敛性，需要增加T_M,N的特征值之间的相对距 离。利用坐标旋转预处理方法可将时滞电力系统的阻尼比小于给定常数ζ的关键特征值λ变换 为对应的T_M,N模值大于1的特征值。