用于电力系统仿真的频率相关网络等值的阶数确定方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于电力系统仿真的频率相关网络等值的阶数确定方法，属于电 力系统调度自动化和电网仿真技术领域。
【背景技术】
[0002] 电力系统仿真是研宄电力系统暂态特性的重要方法之一。根据考察的的动态过程 不同，电力系统仿真可以分为电磁暂态仿真、机电暂态仿真和中长期动态仿真。其中电磁暂 态仿真精度最高，主要用于研宄电力系统网络元件微秒级的暂态过程，如雷电过程、波过程 和直流换相失败过程等。但是高精度是以大计算量为代价的，由于计算量太大，电磁暂态仿 真不适合直接用于大规模电力系统的仿真。通常对于整个大系统，保留关心部分（指的是 希望详细了解暂态过程的部分）的网络元件，其他部分网络元件用网络等值来表示，再进 行电磁仿真，达到减少计算量的目的。
[0003] 传统的网络等值采用诺顿等值模型表示，如图1所示。右侧方框为关心部分网络； 左侧方框为采用诺顿等值模型的网络等值，即用一个诺顿等值电流I ab。和一个诺顿等值节 点导纳矩阵Yab。来表示其他部分网络元件的网络等值。
[0004] 诺顿等值电路中的节点导纳矩阵是在基频下形成的，因此只能表示网络元件基 频特性。为了较精确地表示网络元件在各个频率下的频率特性，引入频率相关网络等值 (Frequency Dependent Network Equivalent，以下简称FDNE)来表不其他部分网络元件的 网络等值。
[0005] 基于FDNE的网络等值方法，如图2所示。右侧方框为关心部分网络；左侧方框为 基于FDNE的网络等值，即用一个诺顿等值电流I ab。和一个FDNE来作为其他部分的网络等 值。
[0006] FDNE的实质是一个以频率为函数的节点导纳矩阵。NXN维FDNE的数学表达为：
[0007]
【主权项】
1. 一种用于电力系统仿真的频率相关网络等值的阶数确定方法，其特征在于该方法包 括以下步骤： (1) 从电力系统的网络模型中获取队个均匀分布的频率相关网络等值的频域采样值 Y(Si)，i=l，2，…，p，…N。，其中，Y(Si)是元素为复数的矩阵，s=j2iif，j为虚数单位， f为每个频域采样值的频率，频率范围为0~hHz; (2) 从上述队个频率相关网络等值的频域采样值Y(Si)中取出第一个元素的所有频域 采样值yn(Si)，i= 1，2，…，p，…％，所有频域采样值yn(Si)中的每个频域采样值为复 数，对所有频域采样值yn(Si)进行判断，若频域采样值yn(sp)满足下式， |yii(sp-；i)I< |yn(sp) | > |yn(sp+1) |， 则判定yn(Sp)为一个尖峰，遍历所有频域采样值yn (Si)，得到频域采样值yn (Si)的尖 峰总数为rvak，其中1*1表示复数的幅值； (3) 将上述尖峰总数npeak的两倍作为初始频率相关网络等值的阶数，根据上述第一个 元素的频域采样值yil(Si)，i=l，2,…，p，…队，用矢量拟合法得到一个初始频域函数为：
其中，s=j2 31f，&1为极点，d为常数项，h为一次项，遍历所有ai，得到ai为实数的个 数nreal; (4) 根据上述初始频域函数，从第一个元素的频域采样值yn(Si)中删除实数极点、常 数项d和一次项h，得到修正频域采样值，记为j)u〇,_)，i= 1，2，…，p，…的频率 范围为0~hHz，九〇,)为复数； (5) 根据共轭对称规则，对_匕~0Hz之间的频域采样点进行补充，得到2X^1个频率 范围为-FfFpz的共轭对称完整频域采样点，记为？n(\)，k= 1，2,…，2%_1，采用逆快 速傅里叶变换方法，将频域采样点瓦(\)变换为时域采样点，得到一组时域上的实数序列，记为叉〇11)，111=1，2，~，2%-1; (6) 利用Prony分析方法，确定频率相关网络等值的阶数，具体过程如下： (6-1)根据上述实数序列x(m)，构建如下系数矩阵R
(6-2)对R进行奇异值分解，获取R的队一 1个奇异值，将队一 1个奇异值按从大到小 的顺序排列如下： (6-3)设定一个判断阈值X，利用判断阈值X确定矩阵R的秩，即从1开始递增参数r，直至下式成立：
则判定矩阵R的秩为r; (7)根据上述步骤（3)的nMal和上述矩阵R的秩r，得到用于电力系统仿真的频率相关 网络等值的阶数为nMal+r。
【专利摘要】本发明涉及一种用于电力系统仿真的频率相关网络等值的阶数确定方法，属于电力系统调度自动化与电网仿真技术领域。该方法包括：先根据频率相关网络等值的频域采样值尖峰个数进行一次粗略的模型求解，既而将修改过的频域采样值转换到时域，通过Prony分析方法进行阶数确定。本发明方法，解决了目前频率相关网络等值应用于电力系统仿真时阶数难以选择的问题，且该方法快速、准确、精度可调；工程实践效果满意。
【IPC分类】G06F19-00
【公开号】CN104699964
【申请号】CN201510097963
【发明人】吴文传, 张伯明, 孙宏斌, 胡一中, 郭庆来, 王彬
【申请人】清华大学
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2015年3月5日