一种新能源电力系统宽频振荡保护方法技术方案

本发明专利技术公开了一种新能源电力系统宽频振荡保护方法，包括如下步骤：将电力系统转化为状态空间模型，状态空间模型包括状态变量；计算状态空间模型的特征值和阻尼比；利用计算得到的特征值和阻尼比，分析宽频振荡的动态行为和演化规律；根据分析结果，对电力系统的参数进行调整和控制策略进行改进，以抑制宽频振荡

【技术实现步骤摘要】
一种新能源电力系统宽频振荡保护方法


[0001]本专利技术涉及电力系统
，特别涉及一种新能源电力系统宽频振荡保护方法
。

技术介绍

[0002]近年来，国内外发生了多起新能源大规模并网引发的振荡事故
。
新能源电力系统安全稳定问题由传统的工频段扩展到中高频段，呈现宽频振荡等新特征，目前相关基础理论
、
运行特性
、
抑制措施等研究尚不成熟，亟待开展系统性研究
。
新能源电力系统与传统电力系统的主要区别在于发
、
输
、
配各环节的高度电力电子化，宽频振荡问题的本质在于三者之间动态行为的相互作用，在参与对象
、
振荡形式及影响范围等方面都有明显变化
。
[0003]传统电力系统振荡往往是单一振荡模态的局部振荡，而新能源电力系统的宽频振荡涉及多区域的多机组和多电气设备，而且振荡频率会随电力电子设备拓扑结构的变化而变化，表现出多模态特征，导致振荡能量能在电网中大范围传播，因此急需一种电力系统宽频振荡保护方法
。

技术实现思路

[0004]为获得决以上问题，本专利技术提供了一种新能源电力系统宽频振荡保护方法
。
[0005]为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：
[0006]一种新能源电力系统宽频振荡保护方法，包括如下步骤：
[0007]将电力系统转化为状态空间模型，状态空间模型包括状态变量；
[0008]计算状态空间模型的特征值和阻尼比；
[0009]利用计算得到的特征值和阻尼比，分析宽频振荡的动态行为和演化规律；
[0010]根据分析结果，对电力系统的参数进行调整和控制策略进行改进，以抑制宽频振荡
。
[0011]进一步的：所述将电力系统转化为状态空间模型，包括如下步骤：
[0012]建立状态方程：对状态变量，建立描述其随时间变化率的微分方程，将状态变量的微分方程组合成状态方程，以状态向量
x
表示系统的状态变量，状态方程以矩阵形式表示：
[0013]dx(t)/dt
＝
A*x(t)+B*u(t)
[0014]其中，
A
是状态转移矩阵，
B
是输入矩阵，
u(t)
是系统的输入；
[0015]建立输出方程：确定需要监测或获取的物理量作为系统的输出；根据输出要求和系统特性，确定输出方程的形式和结构；确定输出变量的权重和系数；将输出方程与状态方程相结合，形成完整的状态空间模型，输出方程表示为：
[0016]y(t)
＝
C*x(t)+D*u(t)
[0017]其中，
y(t)
是系统的输出向量，
C
是输出矩阵，
D
是输入
‑
输出矩阵，
x(t)
是系统的状态向量，
u(t)
是系统的输入向量；
[0018]离散化：确定离散化的时间步长；对状态变量
xi
，在时间
t
上，使用以下公式进行离
散化计算：
[0019]xi(t+
Δ
t)
＝
xi(t)+
Δ
t*dxi(t)/dt
[0020]其中
Δ
t
表示离散化时间步长，
dxi(t)/dt
表示状态变量在时间
t
的导数
。
[0021]进一步的：所述计算状态空间模型的特征值和阻尼比包括：
[0022]将状态空间模型中的状态方程和输出方程转化为矩阵形式，即：
[0023]dx(t)/dt
＝
Ax(t)+Bu(t)
[0024]y(t)
＝
Cx(t)+Du(t)
[0025]其中，
x(t)
是状态向量，表示系统的状态变量；
u(t)
是输入向量，表示系统的输入信号；
y(t)
是输出向量，表示系统的输出信号；
A、B、C
和
D
是与系统结构相关的矩阵；
[0026]特征值表示矩阵
A
的固有特性，通过计算矩阵
A
的特征值得到，特征值使用数值计算方法进行求解：
[0027]使用数值特征值求解算法对矩阵
A
进行求解，得到特征值
λ
1,
λ
2,...,
λ
n
，
[0028]阻尼比描述系统振荡衰减的速度，通过特征值的实部和虚部计算得到，
[0029]假设特征值
λ
i
具有形式
λ
i
＝
α
i
±
j
β
i
，其中
α
i
是实部，
β
i
是虚部，
[0030]阻尼比
ζ
i
通过以下公式计算：
[0031]ζ
i
＝
α
i/(sqrt(
α
i^2+
β
i^2))
[0032]即阻尼比是特征值实部与特征值模的比值
。
[0033]进一步的：所述利用计算得到的特征值和阻尼比，分析宽频振荡的动态行为和演化规律包括：
[0034]分析特征值：
[0035]频率分析：观察特征值的实部，确定系统的振荡频率，实部越大，对应的振荡频率越高，通过比较不同特征值的实部，确定系统中不同频率的振荡模式；
[0036]衰减分析：观察特征值的虚部，评估振荡的衰减速度，虚部越小，对应的衰减速度越慢，振荡持续时间越长
。
通过比较不同特征值的虚部，获得系统在不同频率下的振荡衰减特性；
[0037]模态分析：将特征值分为共轭复数对，每对特征值代表一个振荡模态，通过观察每个模态的特征值，获得不同模态的频率和衰减特性，模态的数量和性质取决于系统结构和参数
。
[0038]分析阻尼比：
[0039]阻尼比的计算：使用公式
ζ
i
＝
α
i/(sqrt(
α
i^2+
β
i^2))
计算每个特征值对应的阻尼比；
[0040]阻尼比分析：观察阻尼比的大小和变化，评估系统的稳定性和抗干扰能力
。
[0041]本专利技术与现有技术相比，所取得的技术进步在于：
[0042]非侵入性分析：该方法不需要对电力系统进行实际操作或干预，而是通过对系统模型进行计算和分析来获取信息
。
这意味着可以在不中断实际运行的情况下进行振荡行本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种新能源电力系统宽频振荡保护方法，其特征在于，包括如下步骤：将电力系统转化为状态空间模型，状态空间模型包括状态变量；计算状态空间模型的特征值和阻尼比；利用计算得到的特征值和阻尼比，分析宽频振荡的动态行为和演化规律；根据分析结果，对电力系统的参数进行调整和控制策略进行改进，以抑制宽频振荡
。2.
根据权利要求1所述的一种新能源电力系统宽频振荡保护方法，其特征在于：所述将电力系统转化为状态空间模型，包括如下步骤：建立状态方程：对状态变量，建立描述其随时间变化率的微分方程，将状态变量的微分方程组合成状态方程，以状态向量
x
表示系统的状态变量，状态方程以矩阵形式表示：
dx(t)/dt
＝
A*x(t)+B*u(t)
其中，
A
是状态转移矩阵，
B
是输入矩阵，
u(t)
是系统的输入；建立输出方程：确定需要监测或获取的物理量作为系统的输出；根据输出要求和系统特性，确定输出方程的形式和结构；确定输出变量的权重和系数；将输出方程与状态方程相结合，形成完整的状态空间模型，输出方程表示为：
y(t)
＝
C*x(t)+D*u(t)
其中，
y(t)
是系统的输出向量，
C
是输出矩阵，
D
是输入
‑
输出矩阵，
x(t)
是系统的状态向量，
u(t)
是系统的输入向量；离散化：确定离散化的时间步长；对状态变量
xi
，在时间
t
上，使用以下公式进行离散化计算：
xi(t+
Δ
t)
＝
xi(t)+
Δ
t*dxi(t)/dt
其中
Δ
t
表示离散化时间步长，
dxi(t)/dt
表示状态变量在时间
t
的导数
。3.
根据权利要求1所述的一种新能源电力系统宽频振荡保护方法，其特征在于：所述计算状态空间模型的特征值和阻尼比包括：将状态空间模型中的状态方程和输出方程转化为矩阵形式，即：
dx(t)/dt
＝
Ax(t)+Bu(t)y(t)
＝
Cx(t)+Du(t)
其中，
x(t)
是状...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘朋远，严绍奎，周媛奉，胡婷婷，薛生娟，万小钰，王承熠，伍祥，王译平，
申请(专利权)人：国网宁夏电力有限公司营销服务中心国网宁夏电力有限公司计量中心，
类型：发明
国别省市：