電力系統(tǒng)隨機(jī)時滯穩(wěn)定性分析方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及到電力系統(tǒng)隨機(jī)時滯穩(wěn)定 性分析技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002] 廣域量測系統(tǒng)（Wide-Area Measurement System, WAMS)為電力系統(tǒng)的全局穩(wěn)定分 析、運行優(yōu)化和協(xié)調(diào)控制帶來了新的契機(jī)，但WAMS存在明顯的時滯，對系統(tǒng)控制策略的制 定以及控制器的效果將產(chǎn)生不利影響，已成為系統(tǒng)不穩(wěn)定和控制器性能變差的重要誘因。 因此，分析電力系統(tǒng)的時滯穩(wěn)定性和確定電力系統(tǒng)所能承受的最大時滯對保證其穩(wěn)定運行 意義重大。
[0003] 目前，對電力系統(tǒng)時滯穩(wěn)定性的分析方法主要有頻域法和時域法：頻域法通過計 算特征根的分布情況判別系統(tǒng)的穩(wěn)定性，是分析時滯系統(tǒng)穩(wěn)定性較早的方法；時域法主要 基于李雅普諾夫-克拉索夫斯基穩(wěn)定性理論以及拉實米辛穩(wěn)定性理論，是當(dāng)前分析時滯系 統(tǒng)穩(wěn)定性主流的方法。然而，上述方法均采用常微分方程組描述系統(tǒng)狀態(tài)，屬于確定性分析 方法。近年來，隨著波動性新能源裝機(jī)容量的增大、接入電壓等級的升高，大量隨機(jī)激勵使 常規(guī)電力系統(tǒng)時滯穩(wěn)定性建模和分析方法面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 有鑒于此，本發(fā)明的目的旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中未考慮隨機(jī)激勵對系統(tǒng)時滯穩(wěn)定性 建模和分析帶來的問題，提出一種考慮風(fēng)電并網(wǎng)的電力系統(tǒng)隨機(jī)時滯穩(wěn)定性分析方法及裝 置。以雙饋異步電機(jī)為例，首先，建立考慮隨機(jī)風(fēng)功率的雙饋異步電機(jī)維納模型，在此基礎(chǔ) 上，構(gòu)建基于隨機(jī)微分方程（Stochastic Differential Equation，SDE)描述的互聯(lián)系統(tǒng)狀 態(tài)方程，然后，構(gòu)造考慮風(fēng)功率隨機(jī)性的李雅普諾夫-克拉索夫斯基目標(biāo)泛函，并借助伊藤 微分公式求解該目標(biāo)泛函的弱無窮小生成算子，并據(jù)此制定互聯(lián)系統(tǒng)在隨機(jī)激勵下穩(wěn)定性 判據(jù)，最后，利用廣義特征值（Generalized Eigenvalue Problem, GEVP)計算系統(tǒng)時滯穩(wěn)定 上限隨風(fēng)功率隨機(jī)激勵強(qiáng)度、發(fā)電機(jī)勵磁放大系數(shù)以及阻尼系數(shù)的變化情況。系統(tǒng)仿真結(jié) 果表明本發(fā)明在不同運行工況下的正確性及有效性。
[0005] 為了實現(xiàn)此目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為如下。
[0006] 一種電力系統(tǒng)隨機(jī)時滯穩(wěn)定性分析裝置，所述裝置包括順序相連的數(shù)據(jù)采集模 塊、狀態(tài)方程構(gòu)建模塊、時滯上限求解模塊和結(jié)果輸出模塊，其中，
[0007] 數(shù)據(jù)采集模塊用于采集網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)參數(shù)、系統(tǒng)潮流值、發(fā)電機(jī)功角與轉(zhuǎn)速和風(fēng)速，并 將采集數(shù)據(jù)發(fā)送至狀態(tài)方程構(gòu)建模塊；
[0008] 狀態(tài)方程構(gòu)建模塊用于構(gòu)建互聯(lián)系統(tǒng)狀態(tài)方程；
[0009] 時滯上限求解模塊用于構(gòu)造互聯(lián)系統(tǒng)在隨機(jī)激勵下的穩(wěn)定性判據(jù)，并確定系統(tǒng)時 滯穩(wěn)定上限的變化情況；
[0010] 結(jié)果輸出模塊用于輸出系統(tǒng)時滯穩(wěn)定上限結(jié)果。
[0011] 其中所述狀態(tài)方程構(gòu)建模塊根據(jù)數(shù)據(jù)采集模塊采集到的數(shù)據(jù)，建立考慮隨機(jī)風(fēng)功 率的雙饋異步電機(jī)維納模型，在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建基于隨機(jī)微分方程描述的互聯(lián)系統(tǒng)狀態(tài)方 程。
[0012] 所述時滯上限求解模塊包括穩(wěn)定性判據(jù)構(gòu)造單元和系統(tǒng)時滯穩(wěn)定上限單元，其 中，
[0013] 穩(wěn)定性判據(jù)構(gòu)造單元用于構(gòu)造考慮風(fēng)功率隨機(jī)性的李雅普諾夫-克拉索夫斯基 目標(biāo)泛函，并借助伊藤微分公式確定該目標(biāo)泛函的弱無窮小生成算子，制定互聯(lián)系統(tǒng)在隨 機(jī)激勵下穩(wěn)定性判據(jù)；
[0014] 系統(tǒng)時滯穩(wěn)定上限單元用于利用廣義特征值確定系統(tǒng)時滯穩(wěn)定上限隨隨機(jī)激勵 強(qiáng)度、發(fā)電機(jī)勵磁放大系數(shù)以及阻尼系數(shù)的變化情況。
[0015] 一種電力系統(tǒng)隨機(jī)時滯穩(wěn)定性分析方法，所述方法包括步驟：
[0016] A、采集網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)參數(shù)、系統(tǒng)潮流值、發(fā)電機(jī)功角與轉(zhuǎn)速、風(fēng)速；
[0017] B、構(gòu)建互聯(lián)系統(tǒng)狀態(tài)方程；
[0018] C、構(gòu)造互聯(lián)系統(tǒng)在隨機(jī)激勵下的穩(wěn)定性判據(jù)，并確定系統(tǒng)時滯穩(wěn)定上限的變化情 況；
[0019] D、輸出系統(tǒng)時滯穩(wěn)定上限結(jié)果。
[0020] 步驟B中根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)，建立考慮隨機(jī)風(fēng)功率的雙饋異步電機(jī)維納模型，在 此基礎(chǔ)上，構(gòu)建基于隨機(jī)微分方程描述的互聯(lián)系統(tǒng)狀態(tài)方程。
[0021] 另外，步驟B中建立考慮隨機(jī)風(fēng)功率的雙饋異步電機(jī)維納模型為：
[0027] X3為跟蹤定子d軸電壓的誤差積累，
[0028] Θ為同步旋轉(zhuǎn)的χ-y坐標(biāo)系和d_q坐標(biāo)系的夾角，
[0029] s為轉(zhuǎn)差，
[0030] (\，％，心)為雙饋異步電機(jī)平衡點，
[0031] ω (t)為維納過程，
[0032] t為時間，
[0033] H為慣性系數(shù)，
[0034] isd(l、分別為定子交、直軸穩(wěn)態(tài)電流值，
[0035] Ls為定子自感，L ^為轉(zhuǎn)子自感，L m為定子與轉(zhuǎn)子間的互感，
[0036] Utl為風(fēng)機(jī)定子電壓，
[0037] Kp3、Ki3分別為風(fēng)機(jī)鎖相環(huán)比例、積分系數(shù)，
[0038] ?9為隨機(jī)激勵強(qiáng)度系數(shù)。
[0039] 且步驟B中構(gòu)建基于隨機(jī)微分方程描述的互聯(lián)系統(tǒng)狀態(tài)方程為：
[0040] dx = Axdt+Adx (t~ht) dt+Bud ω t,
[0041] 其中，
[0051] δ、ω』、為分別為發(fā)電機(jī)功角、角速度、電抗后電勢和勵磁電勢，ω 3為系統(tǒng)額 定轉(zhuǎn)速，為維納過程，D為發(fā)電機(jī)阻尼系數(shù)，T' d、Ta分別為發(fā)電機(jī)定子和勵磁回路時間 常數(shù)，Pe為發(fā)電機(jī)輸出功率，V t為發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓，E ,為發(fā)電機(jī)空載電動勢，h t為系統(tǒng)時滯， M為同步發(fā)電機(jī)組慣性時間常數(shù)。
[0052] 另外，步驟C進(jìn)一步包括：
[0053] C1、構(gòu)造考慮風(fēng)功率隨機(jī)性的李雅普諾夫-克拉索夫斯基目標(biāo)泛函，并借助伊藤 微分公式求解該目標(biāo)泛函的弱無窮小生成算子，制定互聯(lián)系統(tǒng)在隨機(jī)激勵下穩(wěn)定性判據(jù)；
[0054] C2、利用廣義特征值確定系統(tǒng)時滯穩(wěn)定上限隨隨機(jī)激勵強(qiáng)度、發(fā)電機(jī)勵磁放大系 數(shù)以及阻尼系數(shù)的變化情況。
[0055] 所述互聯(lián)系統(tǒng)在隨機(jī)激勵下穩(wěn)定性判據(jù)為：
[0056] 對于給定標(biāo)量石>〇和μ，若存在P = PT>0, Q = Qt彡0, R = Rt彡0, K = KT>0, Z =Zt多0和標(biāo)量ε >0,以及適維矩陣L、M和S，使得如下線性矩陣不等式成立，則所述互聯(lián) 系統(tǒng)在隨機(jī)激勵下穩(wěn)定，
[0061] 通過采用本發(fā)明的電力系統(tǒng)隨機(jī)時滯穩(wěn)定性分析方法和裝置，能解決現(xiàn)有技術(shù)中 未考慮隨機(jī)激勵對系統(tǒng)時滯穩(wěn)定性建模和分析帶來的問題，在不同工況下能夠保證電力系 統(tǒng)穩(wěn)定性分析的正確性與有效性。
【附圖說明】
[0062] 圖1是本發(fā)明【具體實施方式】中電力系統(tǒng)隨機(jī)時滯穩(wěn)定性分析裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0063] 圖2是為說明本發(fā)明【具體實施方式】中電力系統(tǒng)隨機(jī)時滯穩(wěn)定性分析裝置及方法 的單機(jī)無窮大系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0064] 圖3是本發(fā)明【具體實施方式】中處于不同時滯時同步發(fā)電機(jī)功角的變化曲線示意 圖。
[0065] 圖4是本發(fā)明【具體實施方式】中系統(tǒng)時滯穩(wěn)定上限隨隨機(jī)激勵強(qiáng)度系數(shù)的變化情 況示意圖。
[0066] 圖5是本發(fā)明【具體實施方式】中處于不同隨機(jī)激勵強(qiáng)度系數(shù)時同步發(fā)電機(jī)功角的 變化曲線示意圖。
[0067] 圖6是本發(fā)明【具體實施方式】中系統(tǒng)時滯穩(wěn)定上限發(fā)電機(jī)隨勵磁放大倍數(shù)KA的變 化情況示意圖。
[0068] 圖