一种电网功角暂态稳定在线预测方法

摘要

本发明涉及一种电网功角暂态稳定在线预测方法。本发明通过PMU测量以及估算出电力系统各离散时间点上的发电机功角和功角速度的数据，并构建动力系统模型，通过求得最大李雅普诺夫指数值来判断电网功角的暂态稳定性。本发明提供的预测方法计算时间短，计算准确性高，可有效在线预测电网功角暂态稳定性。

主权项

一种电网功角暂态稳定在线预测方法，其特征在于，基于电力系统的m台发电机，且m台发电机中部分安置有电力系统同步相量测量装置；包括以下步骤：步骤1，获得电力系统发生大扰动后m台发电机中装有电力系统同步相量测量装置的发电机的各离散时间点上的发电机功角和功角速度；步骤2，通过步骤1获取的数据获取m台发电机中未装有PMU装置的发电机的各离散时间点上的发电机功角和功角速度，获取方法基于Euler公式以及梯形公式；步骤3，结合步骤1以及步骤2得到的数据，计算出最大李雅普诺夫指数值MLE，则基于以下条件判断电网功角暂态稳定结果：若MLE>0时，则电力系统功角暂态失稳；若MLE<0时，则电力系统功角暂态稳定；所述步骤2的具体方法是：步骤2.1，对有m台发电机的电力系统，首先可通过安装用PMU装置的发电机的测量数据迭代求出未装有PMU发电机的初始值，对于有m台发电机的电力系统，定义电力系统在大扰动瞬间，原动机的机械功率保持不变，在电力系统受扰动后，则有方程表示x对时间的求导，其中x代表了发电机的功角和功角速度，则有x＝(δ₁,...,δ_m,w₁,...w_m)^T,f_V(x)表示扰动后系统的非线性动力系统方程，且f_V(x)具体写为：$\left\{\begin{array}{c}{\stackrel{·}{\delta }}_i=w_i\\ {\stackrel{·}{w}}_i=g_i(\delta ,w)\end{array}\right.$其中i＝1,2,...,m,δ＝(δ₁,...,δ_m)^T,w＝(w₁,...w_m)^T,分别表示m台发电机的功角和功角速度，且分别表示第i台发电机的功角和功角速度对时间的求导；将方程写为则根据牛顿‑拉夫逊方法迭代求出未装有PMU的发电机的功角数据初始值；步骤2.2，基于步骤2.1得到的未装有PMU的发电机的功角数据初始值，根据欧拉公式及梯形公式获得后续周波的功角数据：定义未装有PMU的发电机中第i台发电机的第j个周波的功角和功角速度分别是则第i台发电机的第j+1个周波的功角和功角速度分别为：$\left\{\begin{array}{c}{{\delta }^{j+1*}}_i={{\delta }^j}_i+hf(t^j,{{\delta }_i}^j)\\ {{\delta }^{j+1}}_i={{\delta }^j}_i+\frac{h}{2}\left[f\right(t^j,{{\delta }_i}^j)+f(t^{j+1},{{\delta }^{j+1*}}_i\left)\right]\end{array}\right.$$\left\{\begin{array}{c}{w^{j+1*}}_i={w^j}_i+hf(t^j,{w_i}^j)\\ {w^{j+1}}_i={w^j}_i+\frac{h}{2}\left[f\right(t^j,{w_i}^j)+f(t^{j+1},{w^{j+1*}}_i\left)\right]\end{array}\right.$其中h是计算所选的步长，而f(t,δ)，f(t,w)表示用来描述该电力系统的非线性动力系统方程，对于有m台发电机的电力系统，定义电力系统在大扰动瞬间，原动机的机械功率保持不变，则非线性动力系统方程f(t,δ),f(t,w)为：$\left\{\begin{array}{c}f(t,\delta )={\stackrel{·}{\delta }}_i=w_i\\ f(t,w)={\stackrel{·}{w}}_i=g_i(\delta ,w)\end{array}\right.$则获得第i台发电机的第j+1个周波的功角和功角速度为：$\left\{\begin{array}{c}{w^{j+1*}}_i={w^j}_i+{\mathrm{hg}}_i({{\delta }^j}_i,{w_i}^j)\\ {{\delta }^{j+1}}_i={{\delta }^j}_i+\frac{h}{2}({w^j}_i+{w^{j+1*}}_i)\\ {w^{j+1}}_i={w^j}_i+\frac{h}{2}[g_i({{\delta }^j}_i,{w_i}^j)+g_i({{\delta }^{j+1}}_i,{w^{j+1*}}_i)]\end{array}\right..$