[发明专利]电力系统振荡瞬时特性分析方法

说明书

本发明公开了电力系统振荡瞬时特性分析方法，所述分析方法包括：获取全过程系统受扰轨迹；根据所述受扰轨迹计算断面状态矩阵；根据断面状态矩阵逐个断面计算特征根，得到轨迹断面特征根时序矩阵；依据轨迹断面特征根时序矩阵判别分析断面处电力系统是否处于强非线性区；根据轨迹断面特征根时序矩阵判别电力系统瞬时振荡类型。本发明能够计及全部非线性时变因素对系统动态行为的影响；另外，逐个分析断面将系统近似为一个可解的系统，能够准确提取任意时间断面的瞬时特征，数值仿真结果的实时更新保证在任意断面的误差不会累积，分析结果更加准确。

技术领域

本发明涉及一种电力系统振荡瞬时特性分析方法，属于电力系统技术领域。

背景技术

电力系统振荡一直是影响电网安全稳定性的关键因素之一。近年来电力系统网架结构日趋复杂、电力电子装置不断增多，电力系统时变及非线性因素极大影响了原点特征根方法的准确性；另一方面，复杂的电力系统振荡现象层出不穷，研究任意时间断面电力系统振荡的瞬时特性对于解释复杂现象的机理尤为重要。

现有分析方法可以按照研究对象分为2类：基于平衡点处数学模型的方法；基于受扰轨迹进行信号分析的方法。前者在系统静态运行点处用一个近似系统代替原系统，从中提取一组包含阻尼与频率的特征参数描述全局动态特性，典型如原点特征根方法；该类方法忽略非线性因素或高阶项，不能考虑不可微环节(如时滞环节)和时变因素(如相继开断)。为了弥补上述方法的不足，工程实践中常应用信号分析技术针对受扰轨迹进行振荡模态辨识，较成熟的有Prony方法、窗口傅里叶方法、小波脊方法以及EMD方法；这些时频分析方法在一定时间窗口内提取平均振荡特征，通过滑动窗口形成特征序列，其分析精度依赖经验参数，在强时变系统中误差较大。

脱离具体扰动或故障场景的原点特征根方法无法计及时变及非线性因素的影响，信号分析方法则不能描述任意时间断面振荡轨迹的瞬时特性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种电力系统振荡瞬时特性分析方法，能够描述任意时间断面振荡轨迹的瞬时特性。

为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：一种电力系统振荡瞬时特性分析方法，所述方法包括如下步骤：

获取全过程系统受扰轨迹；

根据所述受扰轨迹计算断面状态矩阵；

根据断面状态矩阵逐个断面计算特征根，得到轨迹断面特征根时序矩阵；

依据轨迹断面特征根时序矩阵判别断面处电力系统是否处于强非线性区；

根据轨迹断面特征根时序矩阵判别电力系统在全部分析断面处的瞬时振荡类型。

进一步的，所述受扰轨迹的获取方法包括：

在多刚体空间中建立数学模型；

对电力系统的全数学模型进行全过程数值积分以获取受扰轨迹。

进一步的，相邻分析断面的时间差至少为一个积分步长。

进一步的，计算断面状态矩阵的方法包括：

沿着受扰轨迹，逐个时间断面将数值仿真所得代数变量代入电力系统微分方程并将非线性项线性化。

进一步的，判别断面处电力系统是否处于强非线性区的方法包括：

当某断面特征根复根数量相对之前时段变化时，判定电力系统振荡进入非线性区域；

当轨迹断面特征根复根数量恢复后判定电力系统振荡离开强非线性区域。

进一步的，判别电力系统瞬时振荡类型的方法包括：

当断面存在实部大于零的特征根，则认为振荡在该断面表现为瞬时负阻尼；