[发明专利]基于低阶IGD-LMS算法的时滞电力系统机电振荡模式计算方法

说明书

本发明公开了基于低阶IGD‑LMS算法的时滞电力系统机电振荡模式计算方法，包括：建立时滞电力系统的动态模型并线性化为一组时滞微分方程；将时滞微分方程中时滞电力系统的状态变量重新排序，划分为与时滞无关的状态变量和与时滞有关的状态变量；将时滞电力系统的特征值计算转化为计算无穷小生成元的特征值；对无穷小生成元进行离散化，得到无穷小生成元低阶离散化矩阵进而得到无穷小生成元低阶离散化逆矩阵；针对无穷小生成元低阶离散化逆矩阵进行稀疏特征值计算获得近似特征值，对近似特征值进行修正，得到时滞电力系统的精确特征值，精确特征值即对应时滞电力系统的机电振荡模式。

技术领域

本发明涉及电力系统计算技术领域，特别是涉及基于低阶IGD-LMS算法的时滞电力系统机电振荡模式计算方法,IGD-LMS为“Infinitesimal Generator DiscretizationWith Linear Multistep”的英文缩写，中文含义为：无穷小生成元线性多步离散化。

背景技术

现代电力系统向大规模互联电网发展的趋势使得区间低频振荡逐渐成为制约电力系统小干扰稳定性的瓶颈。对于大规模互联输电系统，传统的电力系统稳定器(PowerSystem Stabilizer,PSS)可以有效处理局部低频振荡，但是没有考虑广域量测信息，无法有效减弱区间低频振荡。

基于同步相量单元(Phasor Measurement Unit，PMU)的广域测量系统(Wide-AreaMeasurement System，WAMS)能够实时远距离采集动态参数，为大规模互联电力系统的状态感知搭建新的信息平台。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，为广域保护和协调控制提供了新的实现手段。

时延是信息系统的固有特性。广域测量信号在采集、路由、传输和处理过程中存在数十到几百毫秒的通信延时。电力系统因此成为时滞信息物理融合的电力系统(delaycyber-physical power system，DCPPS)。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。

考虑时滞影响的电力系统小干扰稳定性分析方法有两大类，时域法和频域法。时域法是使用较为广泛的时滞电力系统的稳定性分析和控制器设计方法，在原理上，其利用Krasovskii和Razumikhin定理提出判据，以判定系统的稳定性。频域法，旨在通过计算电力系统的特征值，分析电力系统在运行点附近的稳定性。根据对时滞环节处理方式不同，频域法可进一步分为函数变换法、矩阵束法和谱离散化方法3类。众所周知，时滞系统属于典型无穷维系统。时滞电力系统特征方程中的指数项，表明其为超越方程并有无穷多个特征值。为了避免直接求解的困难，函数变换法利用诸如Rekasius变换(也称为双线性变换或特征根聚类法)、Lambert-W函数、Padé近似将指数项变换为有理多项式或Lambert函数。

近年来，数值分析和计算数学领域研究并提出了基于谱离散化的时滞系统部分特征值计算方法，能够有效的进行特征计算，得到电力系统低频振荡模式，用于小干扰稳定性分析。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Padé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[P].提出了一种基于显示IGD(Explicit InfinitesimalGenerator Discretization,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的关键振荡模态，可以判断系统在固定时滞下的稳定性。

然而，这些时滞特征值分析方法生成的离散化矩阵维数较大，计算时间与计算量较大，无法高效地进行特征值计算。

发明内容