微弱信号下的电网戴维南等值模型参数辨识方法
【专利摘要】本发明提供了一种微弱信号下的电网戴维南等值模型参数辨识方法，其包括存在微弱扰动信号时，提取所述电网戴维南等值模型的输出端的三相电压扰动信号△v'A、△v'B、△v'C和三相电流扰动信号△i'A、△i'B、△i'C，根据所述△v'A、△v'B、△v'C和△i'A、△i'B、△i'C，采用最小二乘法识别出Ａ相、Ｂ相和Ｃ相的等值参数，将所述Ａ相、Ｂ相和Ｃ相的等值参数平均，得到戴维南等值模型等值参数；本发明实施例，可以对电力系统电网侧的变化进行跟踪，更贴切地反应电力系统运行的真实状况，为电力系统进行潮流计算、电压稳定性计算等电力系统的运算提供精确的等值参数值。
【专利说明】微弱信号下的电网戴维南等值模型参数辨识方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力【技术领域】，尤其涉及一种微弱信号下的电网戴维南等值模型参数辨识方法。
【背景技术】
[0002]随着现代电力系统电压等级的提升和联网规模的发展，直流输电、分布式电源及新能源并网、各类柔性交流输电技术(FACTS)的广泛应用，使得电力系统在交直流混联、大规模利用电力电子器件提高输电能力，改善控制运行特性的同时，电力系统的运行特性更趋复杂，大面积停电事故的危害性也更突出。为了克服复杂电力系统机理性模型结构复杂和参数估计困难的缺点，精确描述电网动态模型的行为特征，研究和开发新的电网模型参数辨识算法也成为了新的热点和难点。
[0003]在电力系统中，由于系统瞬时故障、电厂机组启停、负荷波动、电气设备投切、FACTS元件控制等因素，扰动信号始终存在。一般说来，系统单永以上的故障导致的大扰动信号导致参数变化较明显，对于参数辨识有利，但对于实际运行的电网大扰动信号普遍较少，难以捕捉。而微弱扰动信号则更为常见，因此对电网等值模型的微弱信号下求解适用于现代电网。
[0004]对于最终能恢复为稳定运行状态的实际电力系统，当扰动信号很小、规模足够大时，认为其行为特征都可以通过戴维南输入、输出模型(Thevenin’s Input/Output Model)进行研究，图1为一个电力系统二端口模型的示意图。
[0005]微弱扰动信号下，输入变量发生微增变化，输出变量也相应改变，这种戴维南输入、输出模型能得到一组描述电力系统M动态行为的数学方程。
[0006]目前，电网戴维南等值模型的参数通常依据电网安装的PMU (PrecisionMeasurement Unit,精密测量单元)装置采集的电压电流向量及有功无功进行辨识。按照采集数据的运行时刻个数进行分类，目前电网戴维南等值参数辨识的方法主要有以下三大类:
[0007]—类是依据两个运行时刻的电压电流向量值，求解电网戴维南等值参数:电源电压幅值、电源电压相位、等值阻抗幅值和等值阻抗相位。适用于2个运行时刻的戴维南等值系统内部参数不变，仅戴维南等值系统外部负荷变化的情况。2个运行时刻之间时间差越短，戴维南等值系统内部参数不变的几率越大，但戴维南等值系统外部负荷变化可能很小，其参数辨识可能出现0/0现象，参数辨识不稳定；2个运行时刻之间时间差越大，戴维南等值系统内部参数变化的几率就越大，有可能不满足方法的辨识基础。
[0008]二类是依据多个运行时刻关口采集的电压电流向量及有功无功进行辨识，如采用潮流方程或节点电压为目标的最小二乘最优求解等。适用于多个运行时刻的戴维南等值系统内部参数不变，仅戴维南等值系统外部负荷变化的情况。多个运行时刻之间时间差越短，戴维南等值系统内部参数不变的几率越大，但戴维南等值系统外部负荷变化可能很小，其求解逆矩阵病态，参数辨识不稳定；多个运行时刻之间时间差越大，戴维南等值系统内部参数变化的几率就越大，有可能不满足方法的辨识基础。
[0009]三类是依据一个运行时刻关口采集的电压电流向量及有功无功进行辨识方法主要有依据有功无功全微分和依据节点阻抗和负荷阻抗进行参数求解两种方法。利用有功无功全微分求解参数对初值选取要求较高，而且随着戴维南等值参数求解误差的增加，也没有戴维南等值参数的校验机制。而利用节点阻抗和负荷阻抗求解参数，如何求取每个运行时刻节点的节点阻抗和负荷阻抗是该方法的难点。
[0010]其中，相对于基于两个及以上运行时刻的参数等值方法，基于一个运行时刻数据的方法没有假设前提，不受系统内部参数变化的影响，所需采集的信息量较少，辨识的准确度较高。基于电网中高电压、大电流的背景下，出现几率最大的诸如负荷的投切、断路器的开断闭合等系列系统内部结构变化，从一端口观察，这些变化造成端口处电压电流发生相对较小的变化，其中电压变化在几百到几千伏之间，这些可归类为满足电网约束的小幅变化。
【发明内容】
[0011]有鉴于此，本发明提供了一种微弱信号下的电网戴维南等值模型参数辨识方法，可以对电力系统电网侧的变化进行跟踪，更贴切地反应电力系统运行的真实状况，为电力系统进行潮流计算、电压稳定性计算等电力系统的运算提供精确的等值参数值。
[0012]本发明提供一种微弱信号下的电网戴维南等值模型参数辨识方法，包括:
[0013]存在微弱扰动信号时，提取所述电网戴维南等值模型的输出端的三相电压扰动信号Λ V’ α>Δ V’ β>Δ v' c和三相电流扰动信号Λ i’ Α、Λ i’ Β、Λ i’ c ;
[0014]根据所述Λ V’ Α、Λ V’ Β、Λ V’。和八i’ Α、Λ i’ β>Δ i’ c，采用最小二乘法识别出A相、B相和C相的等值参数；
[0015]将所述A相、B相和C相的等值参数平均，得到戴维南等值模型等值参数。
[0016]进一步，所述戴维南等值模型等值参数包括:戴维南等值电阻R^1和戴维南等值电抗 Letl ；
[0017]根据所述Λ V’ Α、Λ V’ Β、Λ V’。和八i’ Α、Λ i’ β、Δ i’。，采用最小二乘法识别出A相、B相和C相的等值参数，包括:
[0018]采用最小二乘法计算;的参数a。，&1)…，aK和bQ，b1；…
【权利要求】
1.一种微弱信号下的电网戴维南等值模型参数辨识方法，其特征在于:包括: 存在微弱扰动信号时，提取所述电网戴维南等值模型的输出端的三相电压扰动信号Δ V’ Α、Δ V’ Β、Δ V’ c 和三相电流扰动信号 Δ i’ Α、Δ i’ Β、Δ i’ c ; 根据所述Δ v’ Α、Δ V’ Β、Δ V’ c和Δ i’ Α、Δ i’ Β、Δ i’。,采用最小二乘法识别出A相、B相和C相的等值参数； 将所述A相、B相和C相的等值参数平均，得到戴维南等值模型等值参数。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于:所述戴维南等值模型等值参数包括:戴维南等值电阻R^1和戴维南等值电抗Lrai ； 所述根据所述Δ V’Α、Δ V’Β、Δ V’C和Δi'a、Δi'b、Δi'c，采用最小二乘法识别出A相、B相和C相的等值参数，包括: 采用最小二乘法计算kΣk+0akΔV'(t)(t)的参数a0，a1,…，aK和b0，b1；…，bK，然后根据计算得到的a0, a1；…，aK和b0，b1，...bK,计算得到A相、B相、C相的等值电阻RAeq、RBeq、Rceq 和等值电抗LAeq 、LBeq、LCeq ; 其中，当K为偶数时，N=K/2，且:
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于:在提取微弱扰动信号之前，所述方法还包括: 采样步骤:对所述电网戴维南等值模型的输出端的电压和电流进行采样，得到相应的电压数字信号V’ A、V’ B、V’ C和电流数字信号i’ A、i’ B、i’ C ; 检测步骤:检测所述电压数字信号^\^\、/。或电流数字信号1\、1\、1’。是否存在扰动； 若不存在扰动，则继续执行采样步骤和检测步骤； 若存在扰动，则提取相应的电压扰动信号Λν’Α、Λν’Β、Λ V’C和电流扰动信号Ai’A、Δ i，B、Δ i，c。`
【文档编号】H02J3/00GK103872679SQ201410084295
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2014年3月7日 优先权日:2014年3月7日
【发明者】罗建, 张 林, 徐瑞林, 吴彬, 陈涛, 张晓勇, 钟加勇, 胡晓锐, 宫林, 张友强 申请人:国家电网公司, 重庆大学, 国网重庆市电力公司电力科学研究院