一种电力系统特征值的分区计算方法及终端与流程

本发明涉及电力系统分布式仿真的，特别涉及一种电力系统特征值的分区计算方法及终端。

背景技术：

1、电力系统与可再生能源的生产和消费密切相关，将对实现能源转型起到关键作用。然而，随着光伏发电和风电等新能源并网接入占比的增长，新能源渗透率持续增加，大规模新能源开发引起的稳定性问题突出，包括暂态过电压、宽频带振荡等。对于电力系统的稳定分析仍是需要面对的问题，计算特征值来实现低频振荡分析、小干扰稳定分析等是一种常见的策略。

2、目前电力系统的运行和管理具有分层分区的特点，在这种环境下，利用电力系统分区的计算环境，将计算与勘测任务分散到不同的分区协调解决，可以大大提高计算的速度与分区信息的精确性，同时保护分区信息的完整性与安全性。但是，目前的小干扰稳定分析在分区计算特征值方面的研究成果还比较少，尤其是对于分区的电力系统环境特点不能很好地适应信息的独立安全性，进而不能保证计算的分区协调运行。

3、aesops(analysis ofessentially spontaneous oscillations in powersystems，电力系统自激法)，该方法每次可计算一个与指定发电机角速度与转子角模式密切相关的特征值，并由此可得到一对共轭特征值。aesops的基本思想是在所选择的电机(下文称为自激机)的转子上施加一个外部转矩δtm来计算的，这个转矩以特征值的初始估计值表示，有复数形式。在静态条件下，线性系统模型的所有微增变量与外加转矩有相似的形状，即复合正弦系统的复频率响应是通过求解一组适当的复合代数方程来计算的。线性系统响应决定了特征值的修正估计值，这个过程一直重复到连续的估计值收敛到所希望的误差之内。所得的特征值代表了一种振荡模式，在该模式中所选发电机的影响特别大。如果发电机有几个转子振荡的占优模式，所计算的特征值取决于初始估计值。这个程序也可用到不同发电机上以计算发电机有重大影响的模式对应的特征值。

4、传统的aesops采用的是集中计算方式，这种方式对于计算能力的要求较高，计算速度相对较慢，而且集中式的aesops在迭代过程中的每一步都需要通过求解全系统的网络方程，进而求解机械转矩的扰动量δtm的值，目前电网的管理、运行与控制具有分层分区的特点，各分区分别相对独立地管辖区域内电网的动态数据和参数，而总数据中心拥有分区间联络线网络的动态数据和参数。各分区之间所能互通的数据类型和数量是有限的。以上原因制约了传统的自激法的发展。

5、针对以上问题，传统的aesops在电力网络的分层分区环境下的适用性有待研究，亟需提出一种适用于现实电力系统的运行和管理的aesops分布式计算技术，对传统的aesops进行改进以适应电力系统实际运行和管理的特点。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是：提供一种电力系统特征值的分区计算方法及终端，能够在分层分区电力系统中提高关键特征值的计算效率和精度。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

3、一种电力系统特征值的分区计算方法，包括步骤：

4、将电力系统进行分区，在所述电力系统中选择自激机并根据所述自激机所处的分区确定自激区，并设置特征值的初值；

5、计算所述自激机的等值电流和等值导纳，并根据所述等值电流和等值导纳得到等效电流变化量；

6、分别计算各分区的边界节点导纳，并根据所述等效电流变化量和所述各分区的边界节点导纳计算所有所述边界节点的电压；

7、根据所有所述边界节点的电压计算各分区的内部节点电压，计算并判断自激区外部转矩变化量是否收敛，若是，则返回当前特征值；否则，计算各分区角速度变化量，根据各分区角速度变化量更新自激区的特征值，并返回执行计算所述自激区的等值电流和等值导纳的步骤。

8、为了解决上述技术问题，本发明采用的另一种技术方案为：

9、一种电力系统特征值的分区计算终端，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的一种电力系统特征值的分区计算方法的各个步骤。

10、本发明的有益效果在于：在电力系统分区的计算环境下，通过自激法确定自激机及其所在的自激区，在确定电力系统特征值的初值之后，通过计算自激机的等值电流和等值导纳得到等效电流变化量，并且计算各分区的边界节点导纳，结合自激区的等效电流变化量和各分区的边界节点导纳计算出边界节点的电压以及各分区的内部节点电压，当自激区外部转矩变化量收敛时，得到特征值。因此，各分区只需要传递本分区内与边界节点相关的经过等值处理的数据，不需要通过内层迭代来计算各分区的内部节点电压，进一步减少了分区传输的通信次数，仍能具有较好的收敛性，在计算过程中也能够降低对电力系统通信条件的要求。

技术特征：

1.一种电力系统特征值的分区计算方法，其特征在于，包括步骤：

2.根据权利要求1所述的一种电力系统特征值的分区计算方法，其特征在于，所述将电力系统进行分区，包括：

3.根据权利要求2所述的一种电力系统特征值的分区计算方法，其特征在于，所述将电力系统进行分区，之后包括：

4.根据权利要求3所述的一种电力系统特征值的分区计算方法，其特征在于，所述设置特征值的初值，之后包括：

5.根据权利要求1所述的一种电力系统特征值的分区计算方法，其特征在于，计算所述自激机的等值电流和等值导纳，并根据所述等值电流和等值导纳得到等效电流变化量，包括：

6.根据权利要求3所述的一种电力系统特征值的分区计算方法，其特征在于，所述分别计算各分区的边界节点导纳，之前包括：

7.根据权利要求6所述的一种电力系统特征值的分区计算方法，其特征在于，所述分别计算各分区的边界节点导纳，包括：

8.根据权利要求7所述的一种电力系统特征值的分区计算方法，其特征在于，所述分别计算各分区的边界节点导纳，之后包括：

9.根据权利要求1所述的一种电力系统特征值的分区计算方法，其特征在于，所述根据各分区角速度变化量更新自激区的特征值，包括：

10.一种电力系统特征值的分区计算终端，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至9任一所述的一种电力系统特征值的分区计算方法的各个步骤。

技术总结
本发明公开了一种电力系统特征值的分区计算方法及终端，在电力系统分区的计算环境下，通过自激法确定自激机及其所在的自激区，在确定电力系统特征值的初值之后，通过计算自激机的等值电流和等值导纳得到等效电流变化量，并且计算各分区的边界节点导纳，结合自激区的等效电流变化量和各分区的边界节点导纳计算出边界节点的电压以及各分区的内部节点电压，当自激区外部转矩变化量收敛时，得到特征值。因此，各分区只需要传递本分区内与边界节点相关的经过等值处理的数据，不需要通过内层迭代来计算各分区的内部节点电压，进一步减少了分区传输的通信次数，仍能具有较好的收敛性，在计算过程中也能够降低对电力系统通信条件的要求。

技术研发人员：常馨月,薛屹洵,白翔,姜潇,牟倩颖
受保护的技术使用者：山西省能源互联网研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/7/25