微弱信號(hào)下的電網(wǎng)戴維南等值模型參數(shù)辨識(shí)方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種微弱信號(hào)下的電網(wǎng)戴維南等值模型參數(shù)辨識(shí)方法，其包括存在微弱擾動(dòng)信號(hào)時(shí)，提取所述電網(wǎng)戴維南等值模型的輸出端的三相電壓擾動(dòng)信號(hào)△v'A、△v'B、△v'C和三相電流擾動(dòng)信號(hào)△i'A、△i'B、△i'C，根據(jù)所述△v'A、△v'B、△v'C和△i'A、△i'B、△i'C，采用最小二乘法識(shí)別出Ａ相、Ｂ相和Ｃ相的等值參數(shù)，將所述Ａ相、Ｂ相和Ｃ相的等值參數(shù)平均，得到戴維南等值模型等值參數(shù)；本發(fā)明實(shí)施例，可以對(duì)電力系統(tǒng)電網(wǎng)側(cè)的變化進(jìn)行跟蹤，更貼切地反應(yīng)電力系統(tǒng)運(yùn)行的真實(shí)狀況，為電力系統(tǒng)進(jìn)行潮流計(jì)算、電壓穩(wěn)定性計(jì)算等電力系統(tǒng)的運(yùn)算提供精確的等值參數(shù)值。
【專利說明】微弱信號(hào)下的電網(wǎng)戴維南等值模型參數(shù)辨識(shí)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種微弱信號(hào)下的電網(wǎng)戴維南等值模型參數(shù)辨識(shí)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代電力系統(tǒng)電壓等級(jí)的提升和聯(lián)網(wǎng)規(guī)模的發(fā)展，直流輸電、分布式電源及新能源并網(wǎng)、各類柔性交流輸電技術(shù)(FACTS)的廣泛應(yīng)用，使得電力系統(tǒng)在交直流混聯(lián)、大規(guī)模利用電力電子器件提高輸電能力，改善控制運(yùn)行特性的同時(shí)，電力系統(tǒng)的運(yùn)行特性更趨復(fù)雜，大面積停電事故的危害性也更突出。為了克服復(fù)雜電力系統(tǒng)機(jī)理性模型結(jié)構(gòu)復(fù)雜和參數(shù)估計(jì)困難的缺點(diǎn)，精確描述電網(wǎng)動(dòng)態(tài)模型的行為特征，研究和開發(fā)新的電網(wǎng)模型參數(shù)辨識(shí)算法也成為了新的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。
[0003]在電力系統(tǒng)中，由于系統(tǒng)瞬時(shí)故障、電廠機(jī)組啟停、負(fù)荷波動(dòng)、電氣設(shè)備投切、FACTS元件控制等因素，擾動(dòng)信號(hào)始終存在。一般說來，系統(tǒng)單永以上的故障導(dǎo)致的大擾動(dòng)信號(hào)導(dǎo)致參數(shù)變化較明顯，對(duì)于參數(shù)辨識(shí)有利，但對(duì)于實(shí)際運(yùn)行的電網(wǎng)大擾動(dòng)信號(hào)普遍較少，難以捕捉。而微弱擾動(dòng)信號(hào)則更為常見，因此對(duì)電網(wǎng)等值模型的微弱信號(hào)下求解適用于現(xiàn)代電網(wǎng)。
[0004]對(duì)于最終能恢復(fù)為穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)際電力系統(tǒng)，當(dāng)擾動(dòng)信號(hào)很小、規(guī)模足夠大時(shí)，認(rèn)為其行為特征都可以通過戴維南輸入、輸出模型(Thevenin’s Input/Output Model)進(jìn)行研究，圖1為一個(gè)電力系統(tǒng)二端口模型的示意圖。
[0005]微弱擾動(dòng)信號(hào)下，輸入變量發(fā)生微增變化，輸出變量也相應(yīng)改變，這種戴維南輸入、輸出模型能得到一組描述電力系統(tǒng)M動(dòng)態(tài)行為的數(shù)學(xué)方程。
[0006]目前，電網(wǎng)戴維南等值模型的參數(shù)通常依據(jù)電網(wǎng)安裝的PMU (PrecisionMeasurement Unit,精密測(cè)量單元)裝置采集的電壓電流向量及有功無功進(jìn)行辨識(shí)。按照采集數(shù)據(jù)的運(yùn)行時(shí)刻個(gè)數(shù)進(jìn)行分類，目前電網(wǎng)戴維南等值參數(shù)辨識(shí)的方法主要有以下三大類:
[0007]—類是依據(jù)兩個(gè)運(yùn)行時(shí)刻的電壓電流向量值，求解電網(wǎng)戴維南等值參數(shù):電源電壓幅值、電源電壓相位、等值阻抗幅值和等值阻抗相位。適用于2個(gè)運(yùn)行時(shí)刻的戴維南等值系統(tǒng)內(nèi)部參數(shù)不變，僅戴維南等值系統(tǒng)外部負(fù)荷變化的情況。2個(gè)運(yùn)行時(shí)刻之間時(shí)間差越短，戴維南等值系統(tǒng)內(nèi)部參數(shù)不變的幾率越大，但戴維南等值系統(tǒng)外部負(fù)荷變化可能很小，其參數(shù)辨識(shí)可能出現(xiàn)0/0現(xiàn)象，參數(shù)辨識(shí)不穩(wěn)定；2個(gè)運(yùn)行時(shí)刻之間時(shí)間差越大，戴維南等值系統(tǒng)內(nèi)部參數(shù)變化的幾率就越大，有可能不滿足方法的辨識(shí)基礎(chǔ)。
[0008]二類是依據(jù)多個(gè)運(yùn)行時(shí)刻關(guān)口采集的電壓電流向量及有功無功進(jìn)行辨識(shí)，如采用潮流方程或節(jié)點(diǎn)電壓為目標(biāo)的最小二乘最優(yōu)求解等。適用于多個(gè)運(yùn)行時(shí)刻的戴維南等值系統(tǒng)內(nèi)部參數(shù)不變，僅戴維南等值系統(tǒng)外部負(fù)荷變化的情況。多個(gè)運(yùn)行時(shí)刻之間時(shí)間差越短，戴維南等值系統(tǒng)內(nèi)部參數(shù)不變的幾率越大，但戴維南等值系統(tǒng)外部負(fù)荷變化可能很小，其求解逆矩陣病態(tài)，參數(shù)辨識(shí)不穩(wěn)定；多個(gè)運(yùn)行時(shí)刻之間時(shí)間差越大，戴維南等值系統(tǒng)內(nèi)部參數(shù)變化的幾率就越大，有可能不滿足方法的辨識(shí)基礎(chǔ)。
[0009]三類是依據(jù)一個(gè)運(yùn)行時(shí)刻關(guān)口采集的電壓電流向量及有功無功進(jìn)行辨識(shí)方法主要有依據(jù)有功無功全微分和依據(jù)節(jié)點(diǎn)阻抗和負(fù)荷阻抗進(jìn)行參數(shù)求解兩種方法。利用有功無功全微分求解參數(shù)對(duì)初值選取要求較高，而且隨著戴維南等值參數(shù)求解誤差的增加，也沒有戴維南等值參數(shù)的校驗(yàn)機(jī)制。而利用節(jié)點(diǎn)阻抗和負(fù)荷阻抗求解參數(shù)，如何求取每個(gè)運(yùn)行時(shí)刻節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)阻抗和負(fù)荷阻抗是該方法的難點(diǎn)。
[0010]其中，相對(duì)于基于兩個(gè)及以上運(yùn)行時(shí)刻的參數(shù)等值方法，基于一個(gè)運(yùn)行時(shí)刻數(shù)據(jù)的方法沒有假設(shè)前提，不受系統(tǒng)內(nèi)部參數(shù)變化的影響，所需采集的信息量較少，辨識(shí)的準(zhǔn)確度較高?；陔娋W(wǎng)中高電壓、大電流的背景下，出現(xiàn)幾率最大的諸如負(fù)荷的投切、斷路器的開斷閉合等系列系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化，從一端口觀察，這些變化造成端口處電壓電流發(fā)生相對(duì)較小的變化，其中電壓變化在幾百到幾千伏之間，這些可歸類為滿足電網(wǎng)約束的小幅變化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種微弱信號(hào)下的電網(wǎng)戴維南等值模型參數(shù)辨識(shí)方法，可以對(duì)電力系統(tǒng)電網(wǎng)側(cè)的變化進(jìn)行跟蹤，更貼切地反應(yīng)電力系統(tǒng)運(yùn)行的真實(shí)狀況，為電力系統(tǒng)進(jìn)行潮流計(jì)算、電壓穩(wěn)定性計(jì)算等電力系統(tǒng)的運(yùn)算提供精確的等值參數(shù)值。
[0012]本發(fā)明提供一種微弱信號(hào)下的電網(wǎng)戴維南等值模型參數(shù)辨識(shí)方法，包括:
[0013]存在微弱擾動(dòng)信號(hào)時(shí)，提取所述電網(wǎng)戴維南等值模型的輸出端的三相電壓擾動(dòng)信號(hào)Λ V’ α>Δ V’ β>Δ v' c和三相電流擾動(dòng)信號(hào)Λ i’ Α、Λ i’ Β、Λ i’ c ;
[0014]根據(jù)所述Λ V’ Α、Λ V’ Β、Λ V’。和八i’ Α、Λ i’ β>Δ i’ c，采用最小二乘法識(shí)別出A相、B相和C相的等值參數(shù)；
[0015]將所述A相、B相和C相的等值參數(shù)平均，得到戴維南等值模型等值參數(shù)。
[0016]進(jìn)一步，所述戴維南等值模型等值參數(shù)包括:戴維南等值電阻R^1和戴維南等值電抗 Letl ；
[0017]根據(jù)所述Λ V’ Α、Λ V’ Β、Λ V’。和八i’ Α、Λ i’ β、Δ i’。，采用最小二乘法識(shí)別出A相、B相和C相的等值參數(shù)，包括:
[0018]采用最小二乘法計(jì)算;的參數(shù)a。，&1)…，aK和bQ，b1；…
【權(quán)利要求】
1.一種微弱信號(hào)下的電網(wǎng)戴維南等值模型參數(shù)辨識(shí)方法，其特征在于:包括: 存在微弱擾動(dòng)信號(hào)時(shí)，提取所述電網(wǎng)戴維南等值模型的輸出端的三相電壓擾動(dòng)信號(hào)Δ V’ Α、Δ V’ Β、Δ V’ c 和三相電流擾動(dòng)信號(hào) Δ i’ Α、Δ i’ Β、Δ i’ c ; 根據(jù)所述Δ v’ Α、Δ V’ Β、Δ V’ c和Δ i’ Α、Δ i’ Β、Δ i’。,采用最小二乘法識(shí)別出A相、B相和C相的等值參數(shù)； 將所述A相、B相和C相的等值參數(shù)平均，得到戴維南等值模型等值參數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述戴維南等值模型等值參數(shù)包括:戴維南等值電阻R^1和戴維南等值電抗Lrai ； 所述根據(jù)所述Δ V’Α、Δ V’Β、Δ V’C和Δi'a、Δi'b、Δi'c，采用最小二乘法識(shí)別出A相、B相和C相的等值參數(shù)，包括: 采用最小二乘法計(jì)算kΣk+0akΔV'(t)(t)的參數(shù)a0，a1,…，aK和b0，b1；…，bK，然后根據(jù)計(jì)算得到的a0, a1；…，aK和b0，b1，...bK,計(jì)算得到A相、B相、C相的等值電阻RAeq、RBeq、Rceq 和等值電抗LAeq 、LBeq、LCeq ; 其中，當(dāng)K為偶數(shù)時(shí)，N=K/2，且:

3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于:在提取微弱擾動(dòng)信號(hào)之前，所述方法還包括: 采樣步驟:對(duì)所述電網(wǎng)戴維南等值模型的輸出端的電壓和電流進(jìn)行采樣，得到相應(yīng)的電壓數(shù)字信號(hào)V’ A、V’ B、V’ C和電流數(shù)字信號(hào)i’ A、i’ B、i’ C ; 檢測(cè)步驟:檢測(cè)所述電壓數(shù)字信號(hào)^\^\、/?；螂娏鲾?shù)字信號(hào)1\、1\、1’。是否存在擾動(dòng)； 若不存在擾動(dòng)，則繼續(xù)執(zhí)行采樣步驟和檢測(cè)步驟； 若存在擾動(dòng)，則提取相應(yīng)的電壓擾動(dòng)信號(hào)Λν’Α、Λν’Β、Λ V’C和電流擾動(dòng)信號(hào)Ai’A、Δ i，B、Δ i，c。`
【文檔編號(hào)】H02J3/00GK103872679SQ201410084295
【公開日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2014年3月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月7日
【發(fā)明者】羅建, 張 林, 徐瑞林, 吳彬, 陳濤, 張曉勇, 鐘加勇, 胡曉銳, 宮林, 張友強(qiáng) 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 重慶大學(xué), 國(guó)網(wǎng)重慶市電力公司電力科學(xué)研究院