一种电力系统小干扰振荡稳定性分解式模态分析方法

摘要

本发明公开了一种电力系统小干扰振荡稳定性分解式模态分析方法，将常规的计算残差Ri的模态分析进行分解计算，从而实现物理意义清晰的模态分析计算结果，其首先对电力系统稳态数据和电力系统静态数据进行测量后，然后分别对通道因子、重构系数和参与因子进行计算后，得到残差Ri的模态分析进行分解计算结果，基于该结果，可清晰揭示控制器影响阻尼的内部机理，实现对附加阻尼控制器的整定，以有效抑制电力系统低频振荡。本发明的电力系统小干扰振荡稳定性分解式模态分析方法，能够清晰详细地给出指定控制器或装置是如何影响指定的电力系统机电振荡模态，从而为电力系统小干扰振荡稳定性分析和控制设计提供物理意义清晰的指导。

主权项

一种电力系统小干扰振荡稳定性分解式模态分析方法，其特征在于：所述分析方法包括如下步骤：(1)通过数据采集和监控系统SCADA系统、能量管理系统EMS获得电力系统稳态数据：发电机机端电压、机端有功、母线有功和母线无功；(2)输入电力系统稳态数据：发电机机端电压、机端有功、母线有功和母线无功；(3)输入电力系统静态数据：电力网络拓扑数据、线路阻抗导纳数据、变压器阻抗变比数据；(4)发电机组固有数据：发电机内部电抗数据、励磁系统数据；(5)利用潮流计算工具和初值计算工具，得到含指定控制器或装置的开环系统的线性化矩阵： Δ X · = AΔX + BΔu Δy＝CΔX以及： Δ δ · Δ ω · Δ Z · = 0 ω 0 I 0 A 21 A 22 A 23 A 31 A 32 A 33 Δδ Δω ΔZ + 0 B 2 B 3 Δu 其中，X为系统状态变量，A为系统线性化矩阵，B为控制矩阵，C为输出矩阵，u为控制器输出信号，δ为发电机功角状态变量向量，ω为发电机转速状态变量向量，Z为系统其它状态变量向量，Δ为线性化算子，变量加点为微分算子，ω0I为对角阵，ω0为额定角速度；(6)计算指定控制器或装置向各台发电机提供的电磁转矩的通道因子Bj(λi)，j＝1，2，…N，即B(λi)的第j个分量，其中，N为系统中发电机的台数，λi＝ ξi±jωi为系统中指定分析的某个机电的第i个振荡模态，根据步骤(5)中得到：B(s)＝B2+A23(sI A33) 1B3；(7)计算指定控制器或装置的输入反馈信号用各台发电机转速状态变量重构的重构系数γj(λi)，j＝1，2，…N： γ j ( λ i ) = C v i v i 2 j 其中vi为相应于λi的右特征向量，vi2j为vi中对应于Δωj，j＝1，2，…N的分量，j为第j台发电机，系统的输出方程为：Δy＝CX(8)计算系统中各台发电机相应于指定振荡模态的参与因子Sij： S ij = ∂ λ i ∂ D j ( = w i 2 j v i 2 j ) , j = 1,2 , . . . N 其中，DjΔωj，j＝1，2，…N为各台发电机上获得的额外阻尼转矩，wi为相应于λi的左特征向量，wi2j为wi中对应于Δωj，j＝1，2，…N的分量；(9)通过对指定机电振荡模态的分解式模态分析方法计算残差： R i = Σ j = 1 N S ij B j ( λ i ) γ j ( λ i ) (10)通过输出步骤(9)中得到的残差，安排指定控制器或装置在电力系统中的位置。