电力系统随机时滞稳定性分析方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力系统稳定性分析技术领域，尤其是涉及到电力系统随机时滞稳定 性分析技术。
【背景技术】
[0002] 广域量测系统（Wide-Area Measurement System, WAMS)为电力系统的全局稳定分 析、运行优化和协调控制带来了新的契机，但WAMS存在明显的时滞，对系统控制策略的制 定以及控制器的效果将产生不利影响，已成为系统不稳定和控制器性能变差的重要诱因。 因此，分析电力系统的时滞稳定性和确定电力系统所能承受的最大时滞对保证其稳定运行 意义重大。
[0003] 目前，对电力系统时滞稳定性的分析方法主要有频域法和时域法：频域法通过计 算特征根的分布情况判别系统的稳定性，是分析时滞系统稳定性较早的方法；时域法主要 基于李雅普诺夫-克拉索夫斯基稳定性理论以及拉实米辛稳定性理论，是当前分析时滞系 统稳定性主流的方法。然而，上述方法均采用常微分方程组描述系统状态，属于确定性分析 方法。近年来，随着波动性新能源装机容量的增大、接入电压等级的升高，大量随机激励使 常规电力系统时滞稳定性建模和分析方法面临严峻挑战。
【发明内容】
[0004] 有鉴于此，本发明的目的旨在解决现有技术中未考虑随机激励对系统时滞稳定性 建模和分析带来的问题，提出一种考虑风电并网的电力系统随机时滞稳定性分析方法及装 置。以双馈异步电机为例，首先，建立考虑随机风功率的双馈异步电机维纳模型，在此基础 上，构建基于随机微分方程（Stochastic Differential Equation，SDE)描述的互联系统状 态方程，然后，构造考虑风功率随机性的李雅普诺夫-克拉索夫斯基目标泛函，并借助伊藤 微分公式求解该目标泛函的弱无穷小生成算子，并据此制定互联系统在随机激励下稳定性 判据，最后，利用广义特征值（Generalized Eigenvalue Problem, GEVP)计算系统时滞稳定 上限随风功率随机激励强度、发电机励磁放大系数以及阻尼系数的变化情况。系统仿真结 果表明本发明在不同运行工况下的正确性及有效性。
[0005] 为了实现此目的，本发明采取的技术方案为如下。
[0006] 一种电力系统随机时滞稳定性分析装置，所述装置包括顺序相连的数据采集模 块、状态方程构建模块、时滞上限求解模块和结果输出模块，其中，
[0007] 数据采集模块用于采集网络结构参数、系统潮流值、发电机功角与转速和风速，并 将采集数据发送至状态方程构建模块；
[0008] 状态方程构建模块用于构建互联系统状态方程；
[0009] 时滞上限求解模块用于构造互联系统在随机激励下的稳定性判据，并确定系统时 滞稳定上限的变化情况；
[0010] 结果输出模块用于输出系统时滞稳定上限结果。
[0011] 其中所述状态方程构建模块根据数据采集模块采集到的数据，建立考虑随机风功 率的双馈异步电机维纳模型，在此基础上，构建基于随机微分方程描述的互联系统状态方 程。
[0012] 所述时滞上限求解模块包括稳定性判据构造单元和系统时滞稳定上限单元，其 中，
[0013] 稳定性判据构造单元用于构造考虑风功率随机性的李雅普诺夫-克拉索夫斯基 目标泛函，并借助伊藤微分公式确定该目标泛函的弱无穷小生成算子，制定互联系统在随 机激励下稳定性判据；
[0014] 系统时滞稳定上限单元用于利用广义特征值确定系统时滞稳定上限随随机激励 强度、发电机励磁放大系数以及阻尼系数的变化情况。
[0015] 一种电力系统随机时滞稳定性分析方法，所述方法包括步骤：
[0016] A、采集网络结构参数、系统潮流值、发电机功角与转速、风速；
[0017] B、构建互联系统状态方程；
[0018] C、构造互联系统在随机激励下的稳定性判据，并确定系统时滞稳定上限的变化情 况；
[0019] D、输出系统时滞稳定上限结果。
[0020] 步骤B中根据采集到的数据，建立考虑随机风功率的双馈异步电机维纳模型，在 此基础上，构建基于随机微分方程描述的互联系统状态方程。
[0021] 另外，步骤B中建立考虑随机风功率的双馈异步电机维纳模型为：
[0027] X3为跟踪定子d轴电压的误差积累，
[0028] Θ为同步旋转的χ-y坐标系和d_q坐标系的夹角，
[0029] s为转差，
[0030] (\，％，心)为双馈异步电机平衡点，
[0031] ω (t)为维纳过程，
[0032] t为时间，
[0033] H为惯性系数，
[0034] isd(l、分别为定子交、直轴稳态电流值，
[0035] Ls为定子自感，L ^为转子自感，L m为定子与转子间的互感，
[0036] Utl为风机定子电压，
[0037] Kp3、Ki3分别为风机锁相环比例、积分系数，
[0038] ?9为随机激励强度系数。
[0039] 且步骤B中构建基于随机微分方程描述的互联系统状态方程为：
[0040] dx = Axdt+Adx (t~ht) dt+Bud ω t,
[0041] 其中，
[0051] δ、ω』、為分别为发电机功角、角速度、电抗后电势和励磁电势，ω 3为系统额 定转速，为维纳过程，D为发电机阻尼系数，T' d、Ta分别为发电机定子和励磁回路时间 常数，Pe为发电机输出功率，V t为发电机机端电压，E ,为发电机空载电动势，h t为系统时滞， M为同步发电机组惯性时间常数。
[0052] 另外，步骤C进一步包括：
[0053] C1、构造考虑风功率随机性的李雅普诺夫-克拉索夫斯基目标泛函，并借助伊藤 微分公式求解该目标泛函的弱无穷小生成算子，制定互联系统在随机激励下稳定性判据；
[0054] C2、利用广义特征值确定系统时滞稳定上限随随机激励强度、发电机励磁放大系 数以及阻尼系数的变化情况。
[0055] 所述互联系统在随机激励下稳定性判据为：
[0056] 对于给定标量石>〇和μ，若存在P = PT>0, Q = Qt彡0, R = Rt彡0, K = KT>0, Z =Zt多0和标量ε >0,以及适维矩阵L、M和S，使得如下线性矩阵不等式成立，则所述互联 系统在随机激励下稳定，
[0061] 通过采用本发明的电力系统随机时滞稳定性分析方法和装置，能解决现有技术中 未考虑随机激励对系统时滞稳定性建模和分析带来的问题，在不同工况下能够保证电力系 统稳定性分析的正确性与有效性。
【附图说明】
[0062] 图1是本发明【具体实施方式】中电力系统随机时滞稳定性分析装置的结构示意图。
[0063] 图2是为说明本发明【具体实施方式】中电力系统随机时滞稳定性分析装置及方法 的单机无穷大系统的结构示意图。
[0064] 图3是本发明【具体实施方式】中处于不同时滞时同步发电机功角的变化曲线示意 图。
[0065] 图4是本发明【具体实施方式】中系统时滞稳定上限随随机激励强度系数的变化情 况示意图。
[0066] 图5是本发明【具体实施方式】中处于不同随机激励强度系数时同步发电机功角的 变化曲线示意图。
[0067] 图6是本发明【具体实施方式】中系统时滞稳定上限发电机随励磁放大倍数KA的变 化情况示意图。
[0068] 图