[发明专利]基于受扰轨迹动态特性的数值积分提前终止方法

说明书

本发明公开了一种基于受扰轨迹动态特性的数值积分提前终止方法，所述方法包括：根据受扰轨迹信息，结合包括：失稳模式易变度、受扰轨迹非同调度、最大转子角间隙、同向相邻摆次转子角间隙信息相似度及振荡衰减度在内的动态特性，判断是否提前终止数值积分。本发明可为各算例根据上述动态信息自动匹配恰当的积分区间，相较原基于固定积分区间的暂态稳定分析方法，可在确保算例分析精度不变的前提下，大大提高分析速度。对进一步兼顾在线暂态稳定分析精度和速度，解决高比例可再生能源入网情形下的暂态稳定分析可能面临的强不确定性、强非线性及维数灾问题，具有重大的理论和工程意义。

技术领域

本发明涉及一种基于受扰轨迹动态特性的数值积分提前终止方法，属于电力系统及其自动化技术领域。

背景技术

电力系统暂态稳定分析，离不开数值积分。基于小步长逐步积分求得的受扰轨迹可以精确地反映复杂系统的非线性和非自治因素对暂态过程的影响。

但数值积分法本身并不能提供失稳的充要条件。因此，若仅获得受扰轨迹，电力系统专家只能依靠直觉和经验来判断所得到的受扰轨迹是否稳定，但却不知道该轨迹离开临界条件有多远。换言之，只能通过检查受扰轨迹是否超过经验限值来定性地判断该系统是否失稳。为了避免将任何稳定轨迹误判为失稳，必须将该限值取得很大。

扩展等面积准则(EEAC)通过保稳的互补群惯量中心-相对运动(CCCOI-RM)变换，将Rⁿ多机系统的稳定性充要条件保留在某一个R¹等值映象系统中，从而将原高维系统稳定性的定性或定量分析问题严格地转换为多个映象平面轨迹的数据挖掘问题。EEAC算法从受扰轨迹，而不是原始的数学模型出发，适用于任意可积的高维、强非自治、强非线性的运动系统，当然，其前提是在求取受扰轨迹时采用了相应的数学模型。

可见，数值积分仍是EEAC算法的基础和前提。换言之，由数值积分给出多长积分区间的受扰轨迹，基于EEAC算法亦仅能准确表征这段受扰轨迹的量化稳定裕度。

数值积分的时间长度，都依靠专家经验的事前确定。针对某一固定的积分区间，例如3s：对于大多研究算例，若受扰轨迹在这段积分区间内没有明显发散，可被定性地判定为暂态稳定；而对于若干其他算例，如缓慢发展的多摆失稳情形，则很可能被漏检。换言之，一个确定的积分长度对大多研究算例而言可能已经太长，但对某些算例可能却远远不够。为了尽可能地保证暂稳准确判定，就必须将积分区间设置得较大(如10s)，这样不论对失稳算例还是稳定算例，计算量都将大大增加，却仍旧未能免除误判的可能。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种基于受扰轨迹动态特性的数值积分提前终止方法，以解决现有技术中导致的上述多项缺陷或缺陷之一。

为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：基于受扰轨迹动态特性的数值积分提前终止方法，所述方法包括：根据受扰轨迹信息，结合包括：失稳模式易变度、受扰轨迹非同调度、最大转子角间隙、同向相邻摆次转子角间隙信息相似度及振荡衰减度在内的动态特性，判断是否提前终止数值积分。

进一步的，所述方法具体包括如下步骤：

对测试算例全集中的每个算例分别执行下述步骤：

步骤A：求取算例的失稳模式易变度K；

步骤B：采用小步长逐步积分方法向前积分一步，直至到达主导映象首摆最远点或动态鞍点；

步骤C：若采用小步长逐步积分已达主导映象首摆最远点，则根据下述判定条件判定是否提前终止积分：

1)失稳模式易变度K值小于第一阈值ε₁；

2)主导映象机械功率P_m大于电磁功率分量P_c；

若同时满足上述两个判定条件则提前终止积分；否则，执行下一步；