一种基于切换系统最大Lyapunov指数的暂态稳定判别方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于切换系统最大Lyapunov指数的暂态稳定判别方法，属于电力系统安全稳定分析领域。针对传统时域仿真法暂态稳定分析效率低和雅可比算法无法计算非光滑动力系统最大Lyapunov指数的问题，采用非线性动力系统最大Lyapunov指数理论与切换系统相结合的方式，利用雅可比补偿矩阵对保护动作时刻的最大Lyapunov指数进行切换补偿且无需确定时间观测窗口，较大程度上地提高了判别的准确性和快速性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于切换系统最大Lyapunov指数的暂态稳定判别方法
本专利技术涉及电力系统安全稳定分析领域，特别是涉及一种基于切换系统最大Lyapunov指数的暂态稳定判别方法。
技术介绍
我国电网历经多年建设，已经成为世界上规模最大、电压等级最高、运行控制最复杂的电网。但是随着电网规模的不断扩大，不同区域之间电网的互联愈发紧密，电网的拓扑结构和运行方式日益复杂，电力系统安全稳定运行所面临的形式更加严峻。近年来，世界范围内多次发生大面积停电事故，造成了巨大的经济损失和严重的社会影响，事故分析表明暂态失稳往往是造成大面积停电事故的主要原因。因此，研究一种精准、快速的暂态稳定判别方法对于保证电力系统安全稳定运行具有重要的现实意义。时域仿真法作为暂态稳定分析最成熟可靠的方法，具有广泛的模型适用性，在电力系统规划、设计、安全稳定校核等工作中发挥着巨大的作用。但是传统的时域仿真法不能提供稳定程度的定量信息，其本身并不包含暂态稳定性的判据，工程上一般需要对系统轨迹进行长时间的仿真并根据人工经验来判断系统稳定性。Lyapunov指数作为分析非线性动力系统的重本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于切换系统最大Lyapunov指数的暂态稳定判别方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：/n步骤1：获取故障后各台发电机的运行数据；/n步骤2：根据各台发电机的运行数据和转子运动方程计算系统各时刻的雅可比矩阵；/n步骤3：根据切换系统的几何模型和相空间几何规律计算保护动作时刻的雅可比补偿矩阵；/n步骤4：根据基于QR分解法的雅可比算法计算系统的最大Lyapunov指数曲线；/n步骤5：根据最大Lyapunov指数曲线随时间变化的趋势判断系统的暂态稳定性；/n

【技术特征摘要】
1.一种基于切换系统最大Lyapunov指数的暂态稳定判别方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤1：获取故障后各台发电机的运行数据；
步骤2：根据各台发电机的运行数据和转子运动方程计算系统各时刻的雅可比矩阵；
步骤3：根据切换系统的几何模型和相空间几何规律计算保护动作时刻的雅可比补偿矩阵；
步骤4：根据基于QR分解法的雅可比算法计算系统的最大Lyapunov指数曲线；
步骤5：根据最大Lyapunov指数曲线随时间变化的趋势判断系统的暂态稳定性；


2.根据权利要求1所述的一种基于切换系统最大Lyapunov指数的暂态稳定判别方法，其特征在于，所述的步骤1具体如下，利用电力系统仿真软件模拟待分析的故障场景，获取故障后第i台发电机的功角δi、转速差Δωi、惯性时间常数Tji、机械功率Pmi、电磁功率Pei和发电机阻尼系数Di，i＝1、2、3……n为电力系统中所有发电机的台数。
以第n台发电机的功角作为参考角度，角速度以同步转速为参考，形成第i台发电机的转子运动方程：





3.根据权利要求1所述的一种基于切换系统最大Lyapunov指数的暂态稳定判别方法，其特征在于，所述的步骤2具体如下，利用各台发电机的运行数据和转子运动方程计算系统各时刻的雅可比矩阵J(t)：



其中，0为n-1阶零阵；A为n-1×n阶矩阵，其前n-1列为对角阵，其对角元为同步转速ω0，最后一列元素均为-ω0；B为n×n-1阶矩阵，其第l行第m列元素为C为n阶对角阵，其第i个对角元为-Di/Tji。


4.根据权利要求1所述的一种基于切换系统最大Lyapunov指数的暂态稳定判别方法，其特征在于，所述的步骤3具体如下，保护动作时，发电机的电磁功率Pe会瞬间发生变化，Pe的突变会导致系统的雅可比矩阵不连续，进而使得发电机转速差Δω不光滑，相轨迹出现非光滑点。因此，考虑保护动作影响后的电力系统暂态过程为非光滑动态过程，符合切换系统的动力学特性。
Pe的突变可以被看成一个切换条件，而引起Pe突变的保护动作可以被看成一个切换事件，其改变了系统的运行方式，使得系统进入下一连续动力系统且不会引起...

【专利技术属性】
技术研发人员：王彤，邢其鹏，田雨果，王增平，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：北京;11