一種基于綜合振蕩指標(biāo)的電網(wǎng)擾動源定位方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種基于綜合振蕩指標(biāo)的電網(wǎng)擾動源定 位方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電力系統(tǒng)中存在弱阻巧或負(fù)阻巧的振蕩模式時容易出現(xiàn)低頻振蕩問題。當(dāng)處于弱 阻巧或者負(fù)阻巧的電力系統(tǒng)受到各類或大或小的擾動時，會引起相關(guān)發(fā)電機組的功角不斷 振蕩，若不及時定位并排除擾動源可發(fā)展為全網(wǎng)機組的持續(xù)功角振蕩，嚴(yán)重時可導(dǎo)致全網(wǎng) 解列和系統(tǒng)崩潰。因此，在著力建設(shè)堅強電網(wǎng)改善系統(tǒng)的阻巧特性的同時，必須準(zhǔn)確地定位 出擾動源并及時采取措施，避免電網(wǎng)振蕩失穩(wěn)事故的發(fā)生。
[0003] 電網(wǎng)發(fā)生振蕩后，振蕩源附近線路功率等電氣量一般先出現(xiàn)振蕩，并帶動周圍逐 漸擴大振蕩范圍。隨著振蕩的傳播和范圍的擴大，振蕩幅度隨能量的消耗而逐漸減小。因 此振蕩源附近電氣量具有起振早、振蕩幅度大等特點，而距離振蕩源越遠則起振時間相對 越晚、振蕩幅度相對越小。目前，電網(wǎng)擾動源定位相關(guān)研究多從如能量流等單一角度出發(fā)定 位擾動源。
[0004] 電網(wǎng)發(fā)生擾動后，振蕩勢能、振幅和起振時間均對振蕩源特性有一定反映。因此， 從振蕩能量、振幅和起振時間等多個角度，通過提取機組振蕩勢能、起振時刻等振蕩特征， 并結(jié)合多個振蕩指標(biāo)的特點加W綜合分析，能更加準(zhǔn)確地定位出擾動機組。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于綜合振蕩指標(biāo)的電網(wǎng)擾動源 定位方法，通過基本振蕩指標(biāo)得到綜合振蕩指標(biāo)，再根據(jù)綜合振蕩指標(biāo)對電網(wǎng)擾動源完成 定位。
[0006]為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案：
[0007] 本發(fā)明提供一種基于綜合振蕩指標(biāo)的電網(wǎng)擾動源定位方法，所述方法包括W下步 驟：
[0008] 步驟1;確定基本振蕩指標(biāo)；
[0009] 步驟2;采用主成分分析法確定綜合振蕩指標(biāo)；
[0010] 步驟3 ;根據(jù)綜合振蕩指標(biāo)對電網(wǎng)擾動源進行定位。
[0011] 所述步驟1中，基本振蕩指標(biāo)包括機組勢能、機組有功功率最大振幅、機組有功功 率相對最大振幅、機組振蕩能量和振幅標(biāo)么化起振時刻。
[0012] 所述機組勢能為機組出口有功功率變化量和機組出口母線頻率變化量乘積的積 分，設(shè)共有m臺機組，i= 1，2,…，m;第i臺機組的勢能為Ei表示為；
[001 引
（1)
[0014]式（1)中，APi(t)表示第i臺機組出口有功功率變化量，且AP心）=Pi(t)-Pe， Pi(t)表示第i臺機組出口有功功率，p。表示第i臺機組出口有功功率穩(wěn)態(tài)值，t為采樣點 序號，t= 0, 1，2,…，n，n為采樣點總數(shù)；A(t)表示第i臺機組出口母線頻率變化量；ti 表示起始時刻，t2表示結(jié)束時刻；
[0015] 所述機組有功功率最大振幅用于表征振蕩幅值的最大值，第i臺機組的有功功率 最大振幅APim。,表不為；
[001 引APimax=Pimaxa)-Pe 似
[0017] 式（2)中，Pim"(t)表示第i臺機組出口有功功率最大值；
[0018] 所述機組有功功率相對最大振幅用于描述振蕩嚴(yán)重程度，第i臺機組的有功功率 相對最大振幅。。"表示為；
[0019] Fimax-APimax/Pe 做。
[0020] 所述機組振蕩能量為機組出口有功功率變化量對時間的積分，第i臺機組的振蕩 能量Ezi表示為：
[00 川
（4)
[0022]其中，APi(t)表示第i臺機組出口有功功率變化量，ti表示起始時刻，12表示結(jié) 束時刻；
[0023] 根據(jù)第i臺機組的有功功率相對最大振幅即可得到m臺機組的有功功率相對 最大振幅的最大值Fm"，有；
[0024] Fmax=max(Fimax) 妨
[00巧]所述振幅標(biāo)么化起振時刻用于描述機組的起振時刻，設(shè)第i臺機組的振幅標(biāo)么化 起振時刻為為第i臺機組的相對最大振幅FimJi到Fm"的百分比闊值對應(yīng)的時刻， 百分比闊值取30%、50%或90%;
[0026] 根據(jù)Fm"即可得到所有機組的振幅標(biāo)么化起振時刻，對每臺機組的振幅標(biāo)么化起 振時刻進行升序排序，排序越靠前的機組，表明起振時刻越早。
[0027] 所述步驟2具體包括W下步驟：
[0028] 步驟2-1;建立振蕩指標(biāo)矩陣X，并對振蕩指標(biāo)矩陣X進行標(biāo)準(zhǔn)化處理，得到標(biāo)準(zhǔn)化 矩陣Z;
[0029] 步驟2-2;根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化矩陣Z建立相關(guān)系數(shù)矩陣R;
[0030] 步驟2-3;確定基礎(chǔ)振蕩指標(biāo)的主成分；
[0031] 步驟2-4;計算累計方差貢獻率P，并選取重要主成分；
[0032] 步驟2-5 ;計算綜合振蕩指標(biāo)。
[003引所述步驟2-1中，m臺機組中，每臺機組均有P個基本振蕩指標(biāo)，構(gòu)成振蕩指標(biāo)矩 陣X，表示為：
[0034]X= (Xy)mxp 做
[00對式（1)中，X。.表示第i個機組的第j個基本振蕩指標(biāo)值，j= 1，2,…，P;
[0036] 對Xu進行標(biāo)準(zhǔn)化處理，有：
[0037]
巧）
[003引式（7)中，寫和Sj.分別表示第j個基本振蕩指標(biāo)值的均值和均方差，且有
Zu表示第i個機組的第j個基本振蕩指標(biāo)值標(biāo)準(zhǔn)化處 理后的值；
[00測 由Z。組成標(biāo)準(zhǔn)化矩陣Z，且有：
[0040] Z= (Zu)mxp=狂1，Z2,…，Zp) 做
[0041] 標(biāo)準(zhǔn)化矩陣Z滿足E狂j.) = 0且D狂P= 1，E狂P和D狂P分別表示標(biāo)準(zhǔn)化處理 后j個基本振蕩指標(biāo)在m個機組中取值的均值和方差。
[0042] 所述步驟2-2中，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化矩陣Z建立相關(guān)系數(shù)矩陣R，有：
[0043]
(9)
[0044] 式（9)中，T表示矩陣轉(zhuǎn)置。
[0045] 所述步驟2-3中，確定相關(guān)系數(shù)矩陣R的P個特征值，若存在q個大于0的特征值， 且q《p，即入AA。>〇;由于基本振蕩指標(biāo)的主成分與所確定相關(guān)系數(shù)矩陣 R的q個大于0的特征值一一對應(yīng)，于是q個主成分y。72,…，y。表示為：
[004引
（10)
[0047] 將式（10)寫成矩陣形式，有Y=ATZ，其中，Y表示q個主成分構(gòu)成的矩陣，A表示 q個非零特征值對應(yīng)的規(guī)范正交特征向量組成的矩陣，Z表示q個主成分構(gòu)成的標(biāo)準(zhǔn)化矩 陣，且有：
[0048]Y=[y。72,…，yjT (11)
[004引
（12)
[0050] Z=垃，…，Z。] (蝴。
[0051] 主成分之間互不相關(guān)，任一主成分對應(yīng)的特征值即為該主成分的方差。
[0052] 所述步驟2-4中，前q個主成分累計方差貢獻率P表示為：
[0053]
(14)
[0054] 式（14)中，Wy表示第V個主成分的方差對于總方差的貢獻率，且：
[00巧]
(15)
[005引式（巧）中，AV表示第V個主成分的方差，Ar表示第r個主成分的方差，q，r《q;如果P達到70% -90 %，則選取P達到70% -90 %對應(yīng)的前1個重要主成分代替 原有的P個基本振蕩指標(biāo)。
[0057] 所述步驟2-5中，對于不同機組分別計算綜合振蕩指標(biāo)f，有：
[0058] f=Wiyi+W2y2+......+"術(shù) (16)
[00則式（16)中，wi表示第1個主成分的方差對于總方差的貢獻率，y1表示第1個主成 分。
[0060] 所述步驟3中，對各機組的綜合振蕩指標(biāo)進行降序排序，綜合振蕩指標(biāo)最大的機 組即為電網(wǎng)擾動源機組，完成電網(wǎng)擾動源的定位。
[0061] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：
[0062] 1)為對電網(wǎng)振蕩特征進行準(zhǔn)確描述，從能量、振幅和起振時刻角度出發(fā)，提出并構(gòu) 建機組勢能、機組有功功率最大振幅、機組有功功率相對最大振幅、機組振蕩能量和振幅標(biāo) 么化起振時刻多個基本振蕩指標(biāo)；
[0063] 2)采用主成分分析法計算綜合振蕩指標(biāo)，W貢獻率的形式反映振蕩相關(guān)指標(biāo)的重 要程度，最后通過對振蕩綜合指標(biāo)值進行排序，可將振蕩綜合指標(biāo)值最大的機組所在電廠 定位為擾動源所在電廠；
[0064] 3)W指標(biāo)貢獻率的形式考慮了不同振蕩指標(biāo)的相對重要程度，從多個角度對擾動 特征進行綜合分析，將多個基本振蕩指標(biāo)中不同性質(zhì)和不同量綱的指標(biāo)綜合成綜合振蕩指 標(biāo)，通過對該綜合振蕩指標(biāo)的排序?qū)崿F(xiàn)電網(wǎng)擾動源的準(zhǔn)確定位。
【附圖說明】
[0065] 圖1是本發(fā)明實施例中基于綜合振蕩指標(biāo)的電網(wǎng)擾動源定位方法流程圖。
【具體實施方式】
[0066] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細(xì)說明。
[0067] 如圖1，本發(fā)明提供一種基于綜合振蕩指標(biāo)的電網(wǎng)擾動源定位方法，所述方法包括 W下步驟：
[0068] 步驟1 ;確定基本振湯指柄；
[0069] 步驟2 ;采用主成分分析法確定綜合振蕩指標(biāo)；
[0070] 步驟3 ;根據(jù)綜合振蕩指標(biāo)對電網(wǎng)擾動源進行定位。
[0071] 所述步驟1中，基本振蕩指標(biāo)包括機組勢能、機組有功功率最大振幅、機組有功功 率相對最大振幅、機組振蕩能量和振幅標(biāo)么化起振時刻。
[007引 1)機組勢能
[0073] 所述機組勢能為機組出口有功功率變化量和機組出口母線頻率變化量乘積的積 分，由于機組有功和頻率數(shù)據(jù)可能是多個振蕩模式的疊加的結(jié)果，因此該勢能為所有振蕩 模式勢能的一種綜合體現(xiàn)。設(shè)共有m臺機組，i= 1，2,…，m;第i臺機組的勢能為&表示 為：
[0074]
(1)
[00巧]式（1)中，APi(t)表示第i臺機組出口有功功率變化量，且AP心）=Pi(t)-Pe，Pi(t)表示第i臺機組出口有功功率，P。表示第i臺機組出口有功功率穩(wěn)態(tài)值，t為采樣點 序號，t= 0, 1，2,…，n，n為采樣點總數(shù)；A(t)表示第i臺機組出口母線頻率變化量；ti 表示起始時刻，t2表示結(jié)束時刻；
[0076] 機組勢能主要說明機組受到擾動后機端有功波動會引起頻率變化，功率波動幅值 越大，相應(yīng)頻率變化也就越明顯。從勢能角度來說，兩者乘積的積分值則越大，機組勢能就 越大。機組勢能越大，則說明該機組振蕩程度相對也越嚴(yán)重，而振蕩最嚴(yán)重的機組為擾動機 組的可能性也就越大。
[0077] 2)機組有功功率最大振幅
[0078] 所述機組有功功率最大振幅用于表征振蕩幅值的最大值，第i臺機組的有功功率 最大振幅A Pim。,表示為；
[007引 APimax=Pimaxa)-Pe 似
[0080] 式似中，Pim"(t)表示第i臺機組出口有功功率最大值；
[0081] 3)機組有功功率相對最大振幅
[0082] 功率的振幅表征功率振蕩的幅值的大小，對于不同容量的機組若采用絕對最大振 幅進行比較是沒有意義的，而采用相對振幅進行振蕩嚴(yán)重程度比較才更符合實際。
[0083] 所述機組有功功率相對最大振幅用于描述振蕩嚴(yán)重程度，第i臺機組的有功功率 相對最大振幅。。"表示為；
[0084] Fimax二APimax/Pe 做。
[00財 4)機組振蕩能量
[0086] 所述機組振蕩能量為機組出口有功功率變化量對時間的積分，第i臺機組的振蕩 能量Ezi表示為：
[0087]
(4)
[0