电力系统次/超同步耦合阻抗模型的频域辨识方法与系统技术方案

本发明专利技术公开了一种电力系统次/超同步耦合阻抗模型的频域辨识方法与系统，该系统包括：扰动信号发生模块，用于生成扰动信号，并将所述扰动信号注入到电力设备端口处；数据采集模块，用于采集所述电力设备端口处实时的电压数据和电流数据；阻抗模型辨识模块，用于根据所采集电压数据和电流数据进行辨识得到电力系统的次/超同步耦合模型。本发明专利技术具有如下优点：能够完整地测量得到电力设备的次/超同步耦合模型；能够连续地测量多个次/超同步频率对应的模型，一定程度上简化了操作，减少了工作量，避免了大量重复的工作；能够根据多组离散频率点的耦合模型辨识得到耦合模型的传递函数表达式，便于分析整个电网系统存在的振荡风险。

【技术实现步骤摘要】
电力系统次/超同步耦合阻抗模型的频域辨识方法与系统
本专利技术涉及电力系统分析与控制
，尤其涉及一种电力系统的次/超同步耦合阻抗模型频域辨识方法与系统。
技术介绍
随着对电力系统可靠性要求的提高，大量电力设备并入电网，电力系统的复杂程度大大增加，给电力系统稳定性分析带来了挑战。大量电力电子化的设备的应用使电网变得更加智能、灵活，但是同时也改变了电力系统的动态特征，尤其是在不了解电力设备的具体参数时，直接对电力系统动态过程分析显得比较困难。目前对电力系统稳定性分析有电磁暂态仿真、特征值分析、阻抗模型分析等方法。电磁暂态仿真一般是利用相关软件(PSCAD/EMTDC)建立相关模型，通过数值求解的方法进行仿真计算，往往精度与效率难以兼顾；特征值分析方法则是在小扰动的情况下，获得分析点的线性化模型，并根据矩阵特征根分析讨论电力系统的特点，但对于复杂系统，特征值分析方法会出现维数灾问题。而且，要应用电磁暂态仿真、特征值分析这两种方法，必须清楚知道各电力设备的具体参数、控制策略，才能建立相应的模型，因此这些方法无法准确分析含有未知参数设备的系统。而阻抗模型能够将复杂系统转化为电力设备阻抗串并联的关系，大大降低了系统振荡分析的复杂度，对电力系统的稳定性分析有重大意义。然而，对于未知参数的电力设备，次/超同步耦合阻抗模型无法从机理分析中直接得到。对于这类情况，现有的方法大多是多次反复测量不同次/超同步频率下的次/超同步耦合阻抗模型，但是工作量巨大，步骤繁琐，给次/超同步耦合阻抗模型的测量带来了困难。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决上述技术问题之一。为此，本专利技术的第一个目的在于提出一种电力系统的次/超同步耦合阻抗模型频域辨识系统，能够完整地测量得到电力设备的次/超同步耦合模型。为了实现上述目的，本专利技术的实施例公开了一种电力系统的次/超同步耦合阻抗辨识系统，包括：扰动信号发生模块，用于生成扰动信号，并将所述扰动信号注入到电力系统端口处；数据采集模块，用于采集所述电力系统端口处对应所述扰动信号作用下的电压数据和电流数据；阻抗模型辨识模块，用于根据所给定的扰动信号作用下的电压数据和电流数据进行辨识得到电力系统在相应频率下的次/超同步耦合模型。进一步地，所述扰动信号为三相扰动信号，所述三相扰动信号中相同频率的分量满足三相对称原则。进一步地，所述扰动信号包括多个频率分量，所述多个频率分量的频率、幅值和相位是由所述扰动信号发生模块的输入决定的；所述数据采集模块还用于采集所述多个频率分量作用下的端口的电压数据和电流数据；所述阻抗模型辨识模块还用于根据所述多个频率分量作用下的电压数据和电流数据得到电力系统相应的多个频率下的次/超同步耦合模型。进一步地，所述扰动信号的幅值为电力设备端口工频电压幅值的1％～10％。进一步地，所述扰动信号发生模块还用于按照时间的不同改变原扰动信号的频率、幅值和初相位，所述数据采集模块还用于采集扰动信号频率、幅值和初相位变化时的电压数据和电流数据，所述阻抗模型辨识模块还用于根据扰动信号频率、幅值和初相位变化时的电压数据和电流数据得到多个不同频率对应的次/超同步耦合模型，并根据所述多个不同频率对应的次/超同步耦合模型进行拟合得到频率与次/超同步耦合模型之间的传递函数。本专利技术实施例的电力设备的次/超同步耦合阻抗辨识系统，能够完整地测量得到电力设备的次/超同步耦合阻抗(导纳)模型；能够方便快捷、连续地测量多个次/超同步频率对应的阻抗(导纳)模型，在一定程度上简化了操作，减少了工作量，避免了大量重复的工作；能够根据多组离散频率点的耦合模型辨识得到耦合模型的传递函数表达式，便于分析整个电网系统存在的振荡风险。为此，本专利技术的第二个目的在于提出一种电力系统次/超同步耦合阻抗模型的频域辨识方法，能够完整地测量得到电力设备的次/超同步耦合模型。为了实现上述目的，本专利技术的实施例公开了一种电力设备的次/超同步耦合阻抗辨识方法，包括以下步骤：S1：提供扰动信号，并将所述扰动信号注入到电力系统端口处，所述扰动信号为单一频率或含有多个频率分量；S2：采集所述电力系统端口处所述扰动信号作用下的电压数据和电流数据；S3：根据所述对应所述扰动信号作用下的电压数据和电流数据进行辨识得到电力系统在对应所述扰动信号的次/超同步耦合模型。进一步地，所述扰动信号为三相扰动信号，所述三相扰动信号中相同频率的分量满足三相对称原则。进一步地，所述扰动信号包括多个频率分量，所述扰动信号多个频率分量的频率、幅值和相位是可控的；还包括：采集所述多个频率分量作用下的端口的电压数据和电流数据；根据所述多个频率分量作用下的电压数据和电流数据得到电力系统对应的多个频率下的次/超同步耦合模型。进一步地，所述扰动信号的幅值为电力设备端口工频电压幅值的1％～10％。进一步地，还包括：按照时间的不同改变原扰动信号的频率、幅值和初相位；采集扰动信号频率、幅值和初相位变化时的电压数据和电流数据；使用扰动信号频率、幅值和初相位变化时的电压数据和电流数据得到多个不同频率对应的次/超同步耦合模型；根据所述多个不同频率对应的次/超同步耦合模型进行拟合得到频率与次/超同步耦合模型之间的传递函数。本专利技术实施例的电力设备的次/超同步耦合阻抗模型频域辨识方法和本专利技术实施例的电力设备的次/超同步耦合阻抗模型的频域辨识系统与现有技术相比优势相同，不作赘述。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是本专利技术一个实施例的次/超同步耦合阻抗(导纳)模型的频域辨识系统的示意图；图2是本专利技术一个实施例的频域辨识系统中扰动信号发生模块示意图；图3是本专利技术一个实施例的扰动信号发生模块的一种频率控制曲线图；图4是本专利技术一个实施例的电力设备的次/超同步耦合阻抗辨识方法的流程图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，需要理解的是，此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。参照下面的描述和附图，将清楚本专利技术的实施例的这些和其他方面。在这些描述和附图中，具体公开了本专利技术的实施例中的一些特定实施方式，来表示实施本专利技术的实施例的原理的一些方式，但是应当理解，本专利技术的实施例的范围不受此限制。相反，本专利技术的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。以下结合附图描述本专利技术。图1是本专利技术一个实施例的电力系统的次/超同步耦合阻抗频域辨识系统的结构框图。如图1所示，一种电力系统的次/超同步耦合阻抗频域辨识系统，包括扰动信号发生模块、数据采集模块和阻抗模型辨识模块。其中，扰动信号发生模块用于生成扰动信号，并将扰动信号注入到电力设备端口处，扰动信号可包含多个频率分量。在本专利技术的一个实施例中，扰动信号为三相扰动信号，三相扰动信号中相同频率的分量满足三相对称原则。如图2所示，作用是根据输入的频率、幅值和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力系统次/超同步耦合阻抗模型的频域辨识系统，其特征在于，包括：扰动信号发生模块，用于生成扰动信号，并将所述扰动信号注入到电力系统端口处；数据采集模块，用于采集所述电力系统端口处对应所述扰动信号作用下的电压数据和电流数据；阻抗模型辨识模块，用于根据所给定的扰动信号作用下的电压数据和电流数据进行辨识得到电力系统在相应频率下的次/超同步耦合模型。

【技术特征摘要】
1.一种电力系统次/超同步耦合阻抗模型的频域辨识系统，其特征在于，包括：扰动信号发生模块，用于生成扰动信号，并将所述扰动信号注入到电力系统端口处；数据采集模块，用于采集所述电力系统端口处对应所述扰动信号作用下的电压数据和电流数据；阻抗模型辨识模块，用于根据所给定的扰动信号作用下的电压数据和电流数据进行辨识得到电力系统在相应频率下的次/超同步耦合模型。2.根据权利要求1所述的电力系统次/超同步耦合阻抗模型的频域辨识系统，其特征在于，所述扰动信号为三相扰动信号，所述三相扰动信号中相同频率的分量满足三相对称原则。3.根据权利要求1所述的电力系统次/超同步耦合阻抗模型的频域辨识系统，其特征在于，所述扰动信号包括多个频率分量，所述多个频率分量的频率、幅值和相位是由所述扰动信号发生模块的输入决定的；所述数据采集模块还用于采集所述多个频率分量作用下的端口的电压数据和电流数据；所述阻抗模型辨识模块还用于根据所述多个频率分量作用下的电压数据和电流数据得到电力系统相应的多个频率下的次/超同步耦合模型。4.根据权利要求1所述的电力系统次/超同步耦合阻抗模型的频域辨识系统，其特征在于，所述扰动信号的幅值为电力设备端口工频电压幅值的1％～10％。5.根据权利要求1所述的电力系统次/超同步耦合阻抗模型的频域辨识系统，其特征在于，所述扰动信号发生模块还用于按照时间的不同改变原扰动信号的频率、幅值和初相位，所述数据采集模块还用于采集扰动信号频率、幅值和初相位变化时的电压数据和电流数据，所述阻抗模型辨识模块还用于根据扰动信号频率、幅值和初相位变化时的电压数据和电流数据得到多个不同频率对应的次/超同步耦合模型，并根据所述多个不同频率对应的次/超同步耦合模...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢小荣，刘威，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11