一种基于幂级数展开的系统戴维南等值参数计算方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于幂级数展开的系统戴维南等值参数计算方法，所述方法包括下列步骤：根据戴维南等值数学模型，以相邻采样时刻内戴维南等值参数幅值不变化为前提，建立相邻采样时刻内的戴维南系统电路方程；根据幂函数性质和幂级数展开式对戴维南系统电路方程进行处理，得到相邻采样时刻内戴维南等值参数幅角增量的数学表达式；采集本地相量测量信息，根据戴维南系统电路方程和相邻采样时刻内戴维南等值参数幅角增量的数学表达式，通过欧拉公式计算得到当前时刻戴维南系统的戴维南等值参数。与现有技术相比，本发明专利技术具有考虑了负荷扰动对戴维南等值参数幅角带来的影响、避免了参数漂移以及计算速度快等优点。

A method for calculating Thevenin equivalent parameters based on power series expansion

The present invention relates to a system de venin equivalent parameter calculation method based on power series expansion. The method includes the following steps: Based on the mathematical model of the de Venan equivalent, a circuit equation of the Venan system in the adjacent sampling time is established, based on the non change of the parameter amplitude of the contiguous parameter in the adjacent sampling time. The function properties and power series expansion are used to deal with the equation of the de Venan system, and the mathematical expression of the delta parameter amplitude increment in the adjacent sampling time is obtained. The local phasor measurement information is collected, and the mathematical expression of the David South equivalent parameter amplitude increment is based on the system circuit equation and the adjacent sampling time. The formula of Thevenin equivalent in the present time is calculated by Euler formula. Compared with the existing technology, the invention has the advantages of considering the influence of load disturbance on the parameter amplitude of the de Venan parameters, avoiding the drift of parameters and the fast calculation speed, etc.

【技术实现步骤摘要】
一种基于幂级数展开的系统戴维南等值参数计算方法
本专利技术涉及电力系统在线监测与控制领域，尤其是涉及一种基于幂级数展开的系统戴维南等值参数计算方法。
技术介绍
随着电网负荷强度的不断提高及规模的迅速扩大，电力系统状态已不断接近其稳定运行极限。如何更贴近电网实际运行状态，准确地预测评估系统极限潮流和电压稳定临界点成为研究的热点。相量测量单元(PMU)的广泛使用使得基于测量的电压稳定在线评估方法成为研究电压稳定的主要手段之一。其中，基于戴维南等值和阻抗匹配原理的电压稳定分析方法因其物理概念明确、模型简单、能清晰地表征电压稳定性而受到广泛关注。因此如何对不断变化的戴维南等值参数进行跟踪估计就成了关键所在。目前戴维南等值参数在线计算方法有很多，按照数据来源的不同，大致可分为以下三类：(1)基于外部测量信息的多时间断面算法：该类算法以1999年Khoi.Vu提出的传统法为代表，通过假设两个连续采样时间间隔内戴维南等值参数不变，利用潮流方程推导出戴维南等值参数的解析式并进行求解。该算法虽然简单快捷，但是由于假设条件与实际情况严重不符，因此仅适用于等值节点处发生合适的扰动(扰动既不能过大也不能过小)，等值系统内部几乎不发生扰动的情况，局限性很强，同时也会带来参数漂移问题。(2)基于外部测量信息的单时间断面算法：该类算法是对方法(1)的改进，通过选取初值并进行迭代修正的方法，实时跟踪戴维南等值参数的变化，在算法精度和准确度上有所改进，但是该方法仍建立在假设前后两个采样时间间隔电气量不发生较大的变化的情况下，且对初值的选择有很高的要求。(3)基于内部网络结构的内推算法：该类算法基于网络结构参数求取系统戴维南等值参数，与基于外部测量值的辨识算法相比，不易受测量误差等因素的干扰，准确性大大提高。但是由于需要收集全网的信息，计算量大大增加，所需时间较长。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述问题提供一种基于幂级数展开的系统戴维南等值参数计算方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种基于幂级数展开的系统戴维南等值参数计算方法，所述方法包括下列步骤：1)根据戴维南等值数学模型，以相邻采样时刻内戴维南等值参数幅值不变化为前提，建立相邻采样时刻内的戴维南系统电路方程；2)根据幂函数性质和幂级数展开式对步骤1)建立的戴维南系统电路方程进行处理，得到相邻采样时刻内戴维南等值参数幅角增量的数学表达式；3)采集本地相量测量信息，根据步骤1)建立的戴维南系统电路方程和步骤2)中得到的相邻采样时刻内戴维南等值参数幅角增量的数学表达式，通过欧拉公式计算得到当前时刻戴维南系统的戴维南等值参数。优选地，所述戴维南系统电路方程具体为：其中，U1和I1分别为当前时刻采集到的本地相量测量电压值和电流值，U2和I2分别为下一时刻采集到的本地相量测量电压值和电流值，ZS和ES分别为本地测量相量中戴维南等值阻抗和戴维南等值电势的模值，θV1和θI1分别为当前时刻本地相量测量电压值和电流值的相角，θV2和θI2分别为下一时刻本地相量测量电压值和电流值的相角，为当前时刻本地相量测量值中戴维南等值阻抗的幅角，为相邻采样时刻内戴维南等值阻抗幅角的增量，为当前时刻本地相量测量值中戴维南等值电势的幅角，为相邻采样时刻内戴维南等值电势幅角的增量。优选地，所述步骤2)包括：21)对步骤1)建立的戴维南系统电路方程进行移相，根据幂函数性质对相邻采样时刻内的戴维南系统电路方程进行求商，得到相邻采样时刻内戴维南等值参数幅角变化量的电路表达式；22)根据幂级数展开式，对步骤21)得到的相邻采样时刻内戴维南等值参数幅角变化量的电路表达式进行简化处理，得到相邻采样时刻内戴维南等值参数幅角增量的数学表达式。优选地，所述相邻采样时刻内戴维南等值参数幅角变化量的电路表达式具体为：其中，U1和I1分别为当前时刻采集到的本地相量测量电压值和电流值，U2和I2分别为下一时刻采集到的本地相量测量电压值和电流值，ES为本地测量相量中戴维南等值电势的模值，θV1和θI1分别为当前时刻本地相量测量电压值和电流值的相角，θV2和θI2分别为下一时刻本地相量测量电压值和电流值的相角，为相邻采样时刻内戴维南等值阻抗幅角的增量，为当前时刻本地相量测量值中戴维南等值电势的幅角，为相邻采样时刻内戴维南等值电势幅角的增量。优选地，所述相邻采样时刻内戴维南等值参数幅角增量的数学表达式具体为：其中，U1和I1分别为当前时刻采集到的本地相量测量电压值和电流值，U2和I2分别为下一时刻采集到的本地相量测量电压值和电流值，ES为本地测量相量中戴维南等值电势的模值，θV1和θI1分别为当前时刻本地相量测量电压值和电流值的相角，θV2和θI2分别为下一时刻本地相量测量电压值和电流值的相角，为相邻采样时刻内戴维南等值阻抗幅角的增量，为当前时刻本地相量测量值中戴维南等值电势的幅角，为相邻采样时刻内戴维南等值电势幅角的增量。优选地，所述步骤3)包括：31)将步骤1)建立的戴维南系统电路方程和步骤2)得到的相邻采样时刻内戴维南等值参数幅角增量的数学表达式，分别利用欧拉公式展开，并通过实部和虚部分离得到戴维南系统联立方程组；32)以特定的采集频率采集本地相量测量信息；33)将步骤32)中采集到的本地相量测量信息带入到步骤31)中得到的戴维南系统联立方程组中进行求解，计算得到当前时刻戴维南等值参数。优选地，所述戴维南系统联立方程组具体为：其中，U1和I1分别为当前时刻采集到的本地相量测量电压值和电流值，U2和I2分别为下一时刻采集到的本地相量测量电压值和电流值，ZS和ES分别为本地测量相量中戴维南等值阻抗和戴维南等值电势的模值，θV1和θI1分别为当前时刻本地相量测量电压值和电流值的相角，θV2和θI2分别为下一时刻本地相量测量电压值和电流值的相角，为当前时刻本地相量测量值中戴维南等值阻抗的幅角，为相邻采样时刻内戴维南等值阻抗幅角的增量，为当前时刻本地相量测量值中戴维南等值电势的幅角，为相邻采样时刻内戴维南等值电势幅角的增量。优选地，所述特定的采集频率具体为：大于戴维南等值系统的变化频率。优选地，所述本地相量测量信息包括本地相量测量电压值和本地相量测量电流值。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：(1)本专利技术提出的方法，利用幂函数的性质对相邻采样时刻内的戴维南系统电路方程进行求商运算，并利用幂级数展开式跟踪连续两个采样时间间隔内戴维南等值参数幅角的变化量，进而得到由欧拉公式展开的实、虚部分离的戴维南系统联立方程组，用于戴维南等值参数的求解。本专利技术提出的方法再利用幂级数展开式跟踪戴维南等值参数幅角变化量的同时，通过省略幂级数展开式中的高阶项降低了公式的计算复杂程度，因此也降低了戴维南等值参数解析式的线性化程度，从根本上避免了参数漂移现象；而且本方法仅假设两个采样时间间隔内戴维南等值参数幅值不变，六个方程对应六个未知数，不需要给定初值即可求解处戴维南等值参数，避免了算法的初值依赖性，同时也在一定程度上考虑到了负荷扰动给戴维南等值参数幅角带来的影响，能够准确且贴近系统实际的实时计算戴维南等值参数，在一定程度上反应实际系统内部的负荷扰动。(2)在进行本地相量测量信息的采集时，采集频率需要大于戴维南等值系统的变化频率，这是由于若实际计算过程中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于幂级数展开的系统戴维南等值参数计算方法，其特征在于，所述方法包括下列步骤：1)根据戴维南等值数学模型，以相邻采样时刻内戴维南等值参数幅值不变化为前提，建立相邻采样时刻内的戴维南系统电路方程；2)根据幂函数性质和幂级数展开式对步骤1)建立的戴维南系统电路方程进行处理，得到相邻采样时刻内戴维南等值参数幅角增量的数学表达式；3)采集本地相量测量信息，根据步骤1)建立的戴维南系统电路方程和步骤2)中得到的相邻采样时刻内戴维南等值参数幅角增量的数学表达式，通过欧拉公式计算得到当前时刻戴维南系统的戴维南等值参数。

【技术特征摘要】
1.一种基于幂级数展开的系统戴维南等值参数计算方法，其特征在于，所述方法包括下列步骤：1)根据戴维南等值数学模型，以相邻采样时刻内戴维南等值参数幅值不变化为前提，建立相邻采样时刻内的戴维南系统电路方程；2)根据幂函数性质和幂级数展开式对步骤1)建立的戴维南系统电路方程进行处理，得到相邻采样时刻内戴维南等值参数幅角增量的数学表达式；3)采集本地相量测量信息，根据步骤1)建立的戴维南系统电路方程和步骤2)中得到的相邻采样时刻内戴维南等值参数幅角增量的数学表达式，通过欧拉公式计算得到当前时刻戴维南系统的戴维南等值参数。2.根据权利要求1所述的基于幂级数展开的系统戴维南等值参数计算方法，其特征在于，所述戴维南系统电路方程具体为：其中，U1和I1分别为当前时刻采集到的本地相量测量电压值和电流值，U2和I2分别为下一时刻采集到的本地相量测量电压值和电流值，ZS和ES分别为本地测量相量中戴维南等值阻抗和戴维南等值电势的模值，θV1和θI1分别为当前时刻本地相量测量电压值和电流值的相角，θV2和θI2分别为下一时刻本地相量测量电压值和电流值的相角，为当前时刻本地相量测量值中戴维南等值阻抗的幅角，为相邻采样时刻内戴维南等值阻抗幅角的增量，为当前时刻本地相量测量值中戴维南等值电势的幅角，为相邻采样时刻内戴维南等值电势幅角的增量。3.根据权利要求1所述的基于幂级数展开的系统戴维南等值参数计算方法，其特征在于，所述步骤2)包括：21)对步骤1)建立的戴维南系统电路方程进行移相，根据幂函数性质对相邻采样时刻内的戴维南系统电路方程进行求商，得到相邻采样时刻内戴维南等值参数幅角变化量的电路表达式；22)根据幂级数展开式，对步骤21)得到的相邻采样时刻内戴维南等值参数幅角变化量的电路表达式进行简化处理，得到相邻采样时刻内戴维南等值参数幅角增量的数学表达式。4.根据权利要求3所述的基于幂级数展开的系统戴维南等值参数计算方法，其特征在于，所述相邻采样时刻内戴维南等值参数幅角变化量的电路表达式具体为：其中，U1和I1分别为当前时刻采集到的本地相量测量电压值和电流值，U2和I2分别为下一时刻采集到的本地相量测量电压值和电流值，ES为本地测量相量中戴维南等值电势的模值，θV1和θI1分别为当前时刻本地相量测量电压值和电流值的相角，θV2和θI2分别为下一时刻本地相量测量电压值和电流值的相角，为相邻采样时刻内戴维南等...

【专利技术属性】
技术研发人员：李东东，刘振宇，赵耀，尹睿，孙梦显，
申请(专利权)人：上海电力学院，
类型：发明
国别省市：上海,31