【技术实现步骤摘要】
本专利技术公开一种适用于电力系统的改进型节点惯量在线评估方法，涉及交流配电系统技术、电网规划和调度技术，属于发电、变电或配电的。
技术介绍
1、随着新能源相关技术的高速发展，越来越多的光伏、风能等非同步电源接入电网，导致系统中包括大量电力电子变换器，如光伏并网变换器、储能变换器等。然而，这些电力电子设备使得系统中的有功功率和系统频率解耦，当电力系统遭受外部有功功率冲击时，非同步电源无法如同传统同步电源响应线路中的有功功率变化，主动吞吐其中的有功功率变化量，导致非同步电源因系统频率出现过大变化而脱网运行，甚至会造成电力系统大面积瘫痪。因此，有必要对电力系统中的节点惯量进行实时监测，确保及时采取有效措施抑制节点惯量跌落，降低电力系统大面积崩溃的风险。
2、现有研究大多基于同步发电机故障切除等较大的有功-频率事件，属于事后估计，无法对节点惯量进行在线估计并提前为电网调度人员提供有效可靠的指导。虽有研究人员利用电力系统准稳态数据提出了基于参数辨识的在线惯量评估方法，然而，这部分研究大多因多重因素影响而存在着鲁棒性差、计算繁琐和精度低下等问题。因此，如何提高在线节点惯量评估方法的鲁棒性和评估结果精度是目前亟需解决的问题。
技术实现思路
1、针对上述技术背景提到的不足，本专利技术的专利技术目的在于提出一种适用于电力系统的改进型节点惯量在线评估方法，构建基于多变量输出误差状态空间(multivariableoutput error state space,moesp)和预测误差最小化
2、本专利技术为实现上述专利技术目的采用以下技术方案：
3、一种适用于电力系统的改进型节点惯量在线评估方法，包括如下步骤：
4、步骤一，采集电力系统待评估节点处的有功功率变化量和频率变化量，并对采集的数据进行预处理；
5、步骤二，利用随机子空间算法获取局部最优系统状态空间模型；
6、步骤三，以步骤二获取的局部最优系统状态空间模型参数为初值，采用预测误差最小化算法迭代优化模型参数，获取全局最优系统状态空间模型；
7、步骤四，将步骤三获取的全局最优系统状态空间模型转化为离散传递函数，对离散传递函数进行连续化处理，对连续化处理得到的时域传递函数进行降阶处理，从降阶处理后的时域函数中提取待评估节点处的惯量常数及系统阻尼系数。
8、作为一种适用于电力系统的改进型节点惯量在线评估方法的进一步优化方案，步骤一对采集的数据进行包括标幺化和去趋势的预处理。
9、作为一种适用于电力系统的改进型节点惯量在线评估方法的再进一步优化方案，步骤一对采集的数据进行标幺化的方法为：通过表达式计算待评估节点处有功功率变化量的标幺值和频率变化量的标幺值，其中，为第n待评估节点busn处频率变化量的标幺值；fbusn为第n待评估节点busn处频率的测量值；f0为系统额定频率；为第n待评估节点busn处有功功率变化量的标幺值；pbusn为第n待评估节点busn处有功功率的测量值；p0，busn为第n待评估节点busn稳态工作时的有功功率；sgn，busn为与第n待评估节点busn相连的同步发电机组的视在功率。
10、作为一种适用于电力系统的改进型节点惯量在线评估方法的再进一步优化方案，步骤一对采集的数据进行去趋势的方法为：
11、记标幺化处理后的待评估节点处有功功率变化量组成的时间序列或标幺化处理后的待评估节点处频率变化量组成的时间序列为x(t)，t＝1,2,…,n，计算x(t)较均值的累积离群值x'(t)，n为时间序列长度；
12、将x'(t)均分成m个互不重叠的区间，每个区间的长度为n/m，利用最小二乘法拟合每一段子序列的局部趋势xv(t)，xv(t)＝a0+a1t+a2t2+…+aαtαv＝1,2,…,m，α0,α1,α2,……,αα为多项式系数，α为多项式拟合的阶数；
13、从时间序列x(t)中剔除各段子序列的局部趋势，获取最终的时间序列x*(t)，
14、根据去趋势后的待评估节点处有功功率变化量标幺值构建输入序列u(k)，根据去趋势后的待评估节点处频率变化量标幺值构建输出序列y(k)，k＝1,2,…,n。
15、作为一种适用于电力系统的改进型节点惯量在线评估方法的再进一步优化方案，步骤二利用随机子空间算法获取局部最优系统状态空间模型的具体方法为：
16、根据所述输出序列、输入序列分别构建输出hankel矩阵y、输入hankel矩阵u，以当前采样时刻g为限，将输出hankel矩阵y划分为过去输出hankel矩阵yp和未来输出hankel矩阵yf，将输入hankel矩阵u划分为过去输入hankel矩阵up和未来输入hankel矩阵uf；
17、对利用qr分解对所述输出hankel矩阵、输入hankel矩阵进行数据压缩，获取uf的行空间在yf的行空间的正交投影矩阵og；
18、对所述正交投影矩阵og进行奇异值分解，并利用广义矩阵гg表示所述正交投影矩阵计算广义能观矩阵гg，利用广义能观矩阵гg计算系统矩阵a和输出矩阵c，计算输入矩阵b和前馈矩阵d，其中，s为og的特征值组成的对角阵，u、vt为og的特征向量组成的奇异向量，s1、s2为s的子阵，u1、u2为u的子阵，为vt的子阵，为状态序列wg的非平稳kalman滤波估计，分别为第g采样时刻、第g+1采样时刻、第g+j-1采样时刻系统状态的kalman滤波估计，为moore-penrose矩阵的伪逆运算，гg(1,:)为гg的第一行，гg(1:g-1,:)为гg的前g-1行，гg(g+1:2g,:)为гg的后g-1行，[l1 l2l3···lg]＝u2，为单位矩阵，ny为输出序列y(k)的阶数。
19、作为一种适用于电力系统的改进型节点惯量在线评估方法的再进一步优化方案，步骤三获取全局最优系统状态空间模型的具体方法为：
20、利用参数向量θ对步骤二获取的局部最优系统状态空间模型参数进行参数化表示，系统状态空间模型表示为：其中，为第k采样时刻系统状态的估计值，x(k+1)为第k+1采样时刻的系统状态，e(k)为第k采样时刻的系统噪声，a(θ)为参数化表示的系统矩阵，b(θ)为参数化表示的输入矩阵，c(θ)为参数化表示的输出矩阵，d(θ)为参数化表示的前馈矩阵，k(θ)为参数化表示的噪声矩阵；
21、以系统空间状态模型均方误差最小为目标，迭代求解参数向量θ，依据δθp无限趋于0时的θp获取参数向量θ的最优估计值其中，θp+1为参数向量θ第p+1次迭代值，δθp为参数向量θ第p次迭代值的增量，j(θp)本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种适用于电力系统的改进型节点惯量在线评估方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述一种适用于电力系统的改进型节点惯量在线评估方法，其特征在于，所述步骤一对采集的数据进行包括标幺化和去趋势的预处理。
3.根据权利要求2所述一种适用于电力系统的改进型节点惯量在线评估方法，其特征在于，所述步骤一对采集的数据进行标幺化的方法为：通过表达式计算待评估节点处有功功率变化量的标幺值和频率变化量的标幺值，其中，为第n待评估节点busn处频率变化量的标幺值；fbusn为第n待评估节点busn处频率的测量值；f0为系统额定频率；为第n待评估节点busn处有功功率变化量的标幺值；Pbusn为第n待评估节点busn处有功功率的测量值；P0，busn为第n待评估节点busn稳态工作时的有功功率；Sgn，busn为与第n待评估节点busn相连的同步发电机组的视在功率。
4.根据权利要求3所述一种适用于电力系统的改进型节点惯量在线评估方法，其特征在于，所述步骤一对采集的数据进行去趋势的方法为：
5.根据权利要求4所述一种适用于电力系统的改进型
6.根据权利要求5所述一种适用于电力系统的改进型节点惯量在线评估方法，其特征在于，所述步骤三获取全局最优系统状态空间模型的具体方法为：
7.根据权利要求6所述一种适用于电力系统的改进型节点惯量在线评估方法，其特征在于，所述步骤四将所述步骤三获取的全局最优系统状态空间模型转化为离散传递函数G(z)，其中，z表示离散域，Y(z)为离散域内的输出序列，U(z)为离散域内的输入序列，
8.根据权利要求7所述一种适用于电力系统的改进型节点惯量在线评估方法，其特征在于，所述步骤四利用零阶保持器对离散传递函数进行连续化处理，将离散传递函数G(z)连续化为时域传递函数G(s)，其中，s表示拉普拉斯算子，Y(s)为输出序列的时域函数，U(s)为输入序列的时域函数，k0,k1,……,kh-1,kh为输出序列时域函数的系数，l0,l1,……,lh-1,lh为输入序列时域函数的系数。
9.根据权利要求8所述一种适用于电力系统的改进型节点惯量在线评估方法，其特征在于，所述步骤四对连续化处理得到的时域传递函数进行降阶处理，降阶处理后的时域函数为H为待评估节点处的惯量常数，D为系统处的阻尼系数。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序运行时执行权利要求1所述的改进型节点惯量在线评估方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种适用于电力系统的改进型节点惯量在线评估方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述一种适用于电力系统的改进型节点惯量在线评估方法，其特征在于，所述步骤一对采集的数据进行包括标幺化和去趋势的预处理。
3.根据权利要求2所述一种适用于电力系统的改进型节点惯量在线评估方法，其特征在于，所述步骤一对采集的数据进行标幺化的方法为：通过表达式计算待评估节点处有功功率变化量的标幺值和频率变化量的标幺值，其中，为第n待评估节点busn处频率变化量的标幺值；fbusn为第n待评估节点busn处频率的测量值；f0为系统额定频率；为第n待评估节点busn处有功功率变化量的标幺值；pbusn为第n待评估节点busn处有功功率的测量值；p0，busn为第n待评估节点busn稳态工作时的有功功率；sgn，busn为与第n待评估节点busn相连的同步发电机组的视在功率。
4.根据权利要求3所述一种适用于电力系统的改进型节点惯量在线评估方法，其特征在于，所述步骤一对采集的数据进行去趋势的方法为：
5.根据权利要求4所述一种适用于电力系统的改进型节点惯量在线评估方法，其特征在于，所述步骤二利用随机子空间算法获取局部最优系统状态空间模型的具体方法为：
6.根据权利要求5所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：曲小慧，陈国剑，王敏之，赫汉文，黄智聪，郭琦，涂亮，蔡海青，伍文聪，陈炜，顾浩瀚，李书勇，欧开健，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：
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