一种实现电力系统状态方程自动推导的方法技术方案

本发明专利技术公开了一种实现电力系统状态方程自动推导的方法，涉及电力系统小干扰稳定分析技术领域。所述方法通过将高阶环节转换成多个一阶环节通用模型，利用能够识别各一阶环节通用模型的连接算法将各一阶环节通用模型连接起来，简化了状态方程和输出方程的推导；同时，一阶环节通用模型、高阶环节通用模型以及连接算法可以通过计算机程序进行编写且存储，一旦完成连接算法和常用一阶环节通用模型的编程，就能够重复利用这些连接算法和常用一阶环节通用模型，进行不同设备状态方程的自动推导；当系统中有新设备时，无需手动重新推导，同样可以利用已有的一阶环节通用模型、高阶环节通用模型以及连接算法完成其状态方程的自动推导。

A method for automatic derivation of state equation of power system

The invention discloses a method for realizing automatic derivation of state equation of power system, which relates to the field of small signal stability analysis technology of power system. The method simplifies the derivation of state equation and output equation by transforming high-order links into multi-first-order links universal model and connecting the universal model of each first-order links by using the connection algorithm which can identify the universal model of each first-order links. At the same time, the universal model of first-order links, the universal model of higher-order links and the connection are also simplified. Connection algorithms can be written and stored by computer programs. Once the programming of connection algorithms and common first-order link universal models is completed, these connection algorithms and common first-order link universal models can be reused to deduce the state equations of different devices automatically. When there are new devices in the system, there is no need to manually weigh them. The new derivation can also use the existing first-order link general model, the higher-order link general model and the connection algorithm to complete the automatic derivation of its state equation.

【技术实现步骤摘要】
一种实现电力系统状态方程自动推导的方法
本专利技术属于电力系统小干扰稳定分析
，尤其涉及一种电力系统小干扰稳定分析中各设备状态方程的自动推导方法。
技术介绍
随着电力系统的复杂性不断提高，特别是大规模新型能源的接入、电力电子元件的高度渗透和大规模跨区域长距离输电的增多，导致电力系统小扰动问题，特别是由此衍生出的电力系统低频振荡、次同步振荡问题，愈加受到电力系统研究学者的重视。电力系统小扰动分析理论建立在动态系统稳定分析方法基础上，它的基本思想是，利用电力系统中的各个元件建模方式和基本参数，构造出整个系统的的微分方程和代数方程。根据李雅普诺夫第一定律，将微分方程和代数方程线性化得到整个系统的状态方程，最后根据状态方程中状态矩阵的特征根分布进行分析来判断系统的小干扰稳定性。用于电力系统小干扰分析建模的动态设备一般有：发电机、励磁器、电力系统稳定器(PowerSystemStabilizer，PSS)、原动机、调速器等等。构成它们状态方程的动态变量称为状态变量，其余变量称为代数变量，一般设备都有其固定的状态变量及其状态方程。然而，当电力系统涉及的设备多，设备的型号广，设备运行在不同状本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种实现电力系统状态方程自动推导的方法，其特征在于，包括以下几个步骤：(1)将设备常用一阶环节转换为一阶环节通用模型，计算所述一阶环节通用模型的状态方程和输出方程，并对其状态方程和输出方程进行编程，存储；(2)推导并编写一阶环节通用模型的连接算法；(3)当存在高阶环节时，利用所述步骤(1)已推导的一阶环节通用模型构造出高阶环节通用模型，计算所述高阶环节通用模型的状态方程和输出方程，并对其状态方程和输出方程进行编程；对常见的高阶环节，将高阶环节通用模型对应的状态方程和输出方程编程、存储；(4)按照设备传递函数方框图的化简顺序，通过所述步骤(2)的连接算法依次连接各个框图，自动推导出该设备的状...

【技术特征摘要】
1.一种实现电力系统状态方程自动推导的方法，其特征在于，包括以下几个步骤：(1)将设备常用一阶环节转换为一阶环节通用模型，计算所述一阶环节通用模型的状态方程和输出方程，并对其状态方程和输出方程进行编程，存储；(2)推导并编写一阶环节通用模型的连接算法；(3)当存在高阶环节时，利用所述步骤(1)已推导的一阶环节通用模型构造出高阶环节通用模型，计算所述高阶环节通用模型的状态方程和输出方程，并对其状态方程和输出方程进行编程；对常见的高阶环节，将高阶环节通用模型对应的状态方程和输出方程编程、存储；(4)按照设备传递函数方框图的化简顺序，通过所述步骤(2)的连接算法依次连接各个框图，自动推导出该设备的状态方程；(5)当有新型设备或设备其他型号方框图时，重复步骤(3)(4)推导新型设备或该设备其他型号的状态方程。2.根据权利要求1所述的一种实现电力系统状态方程自动推导的方法，其特征在于，所述步骤(1)一阶环节通用模型的状态方程和输出方程采用如下形式表示：px＝Ax+Buy＝Cx+Du其中，p表示微分算子，x表示状态变量；u表示输入变量，y表示输出变量，A表示状态矩阵，B表示输入矩阵，C表示输出矩阵，D表示前馈矩阵。3.根据权利要求2所述的一种实现电力系统状态方程自动推导的方法，其特征在于，状态矩阵A、输入矩阵B、输出矩阵C以及前馈矩阵D的计算方法为：将常用一阶环节的传递函数转化成对应一阶环节通用模型的传递函数形式，再根据一阶环节通用模型状态方程和输出方程，用待定系数法确定A、B、C、D。4.根据权利要求3所述的一种实现电力系统状态方程自动推导的方法，其特征在于，所述一阶环节通用模型的传递函数形式采用如下形式表示：或其中，A、B、C、D分别为原状态方程和输出方程中的状态矩阵、输入矩阵、输出矩阵和前馈矩阵。5.根据权利要求1所述的一种实现电力系统状态方程自动推导的方法，其特征在于，所述步骤(2)是根据连接方式确定连接条件后进行一阶环节通用模型连接算法的推导，设一阶环节通用模型至少有两个，分别为一阶环节通用模型一和一阶环节通用模型二，连接方式的定义及其连接条件为：(2.1)串...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙志媛，刘光时，孙艳，周柯，刘默斯，李明珀，窦骞，梁水莹，
申请(专利权)人：广西电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：广西,45