[发明专利]一种基于广域量测信息的电力系统区域动态等值方法

说明书

本发明公开了一种基于广域量测信息的电力系统区域动态等值方法，所述方法包括以下步骤：同步相量测量单元采集发电机的机端电压信号、发电机发出的功率信号，根据经典二阶发电机模型的相量图建立内电势与暂态电抗的关系式；基于经典二阶发电机模型的区域等值发电机相量关系，通过最小二乘曲线拟合得到暂态电抗的估计结果，根据内电势与暂态电抗的关系式计算内电势并估计区域等值发电机功角的状态；将区域等值发电机功角的状态估计结果与PMU量测的发电机有功功率的输出作为输入量，采用最小二乘辨识方法，辨识区域等值发电机的惯性时间常数和机械功率输出。本发明在保证研究区域动态过程精度的同时，显著提高了电力系统动态稳定研究的效率。

技术领域

本发明涉及电力系统动态等值领域，尤其涉及一种基于广域量测信息的电力系统区域动态等值方法。

背景技术

随着我国经济的快速发展，各电力系统迅速向多机、大电网、交直流联合输电及大区联网运行发展，使得电力系统的动态分析即使在离线条件下也十分困难；用计算机进行分析时，其内存、数据准备及计算结果的分析方面也困难重重。因此，研究电力系统区域动态等值方法对提高电力系统仿真效率具有十分重要的现实意义。

传统上电力系统区域等值方法基于发电机同调的思想，通过同调发电机组判别、同调发电机母线化简、电力网络化简、同调发电机组动态聚合等步骤，实现电力系统的动态等值。同调等值法需要知道外部系统网络的完整信息，如线路参数、发电机参数及励磁系统等控制环节的数据。但随着经济的发展与电力市场改革的进行，各电力公司加强区域内电网数据的保密，互联的各子系统之间无法快速实时的数据交换，给基于同调等值法的电力系统区域动态等值带来了极大的困难。

因此，在外部网络拓扑结构及电力系统状态信息完全未知时，如何实现外部网络的状态及参数估计，成为目前电力系统动态等值的关键问题。

发明内容

本发明提供了一种基于广域量测信息的电力系统区域动态等值方法，本发明在保证研究区域动态过程精度的同时，显著提高了电力系统动态稳定研究的效率，详见下文描述：

一种基于广域量测信息的电力系统区域动态等值方法，所述方法包括以下步骤：

同步相量测量单元采集发电机的机端电压信号、发电机发出的功率信号，根据经典二阶发电机模型的相量图建立内电势与暂态电抗的关系式；

基于经典二阶发电机模型的区域等值发电机相量关系，通过最小二乘曲线拟合得到暂态电抗的估计结果，根据内电势与暂态电抗的关系式计算内电势并估计区域等值发电机功角的状态；

将区域等值发电机功角的状态估计结果与PMU量测的发电机有功功率的输出作为输入量，采用最小二乘辨识方法，辨识区域等值发电机的惯性时间常数和机械功率输出。

其中，所述方法还包括：

将电力系统划分为研究区域与外部区域两个子系统，确定两个子系统的边界母线的数量，在每个边界母线处将外部区域子系统等值为一台经典二阶发电机模型。

进一步地，所述基于经典二阶发电机模型的区域等值发电机相量关系，通过最小二乘曲线拟合得到暂态电抗的估计结果具体为：

1)通过等值发电机模型相量图，运用三角形余弦定理获取内电势、机端电压、暂态电抗、电流幅值、无功功率之间的关系式，进而获取等值发电机的内电势幅值；

2)基于经典二阶发电机模型的区域等值发电机机电暂态过程假设暂态电抗的内电势与机械输出功率保持不变，则在PMU每个采集数据的时间步长内，获取内电势与内电势平方和的均值的关系式；

3)将第i个时间步长内等值发电机的内电势的表达式、内电势平方和的均值，带入到另一关系式中，求取目标函数；获取使目标函数最小的暂态电抗x_d’的估计值。

本发明提供的技术方案的有益效果是：