一種電力系統(tǒng)廣域同調辨識方法及其裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)領域，尤其涉及一種電力系統(tǒng)廣域同調辨識方法及其裝置， 特別是涉及利用電力系統(tǒng)的廣域量測信息進行電力系統(tǒng)同調辨識的方法。
【背景技術】
[0002] 區(qū)域間電網互聯(lián)規(guī)模不斷擴大，大容量遠距離輸電不斷增加，間隙性新能源大規(guī) 模接入，使得區(qū)域電網振蕩已成為威脅電網安全穩(wěn)定運行的主要因素之一。為抑制區(qū)域間 功率振蕩，改善整個互聯(lián)系統(tǒng)的動態(tài)穩(wěn)定，電力系統(tǒng)研究和運行人員提出多種措施來改善 電力系統(tǒng)的阻尼特性，例如：加裝電力系統(tǒng)穩(wěn)定器、直流功率調制、改變電網運行方式等，并 在緊急情況下，通過主動解列以防止長時間區(qū)域間功率振蕩所誘發(fā)的電網大停電事故。而 在主動解列過程中，快速搜索和確定電力系統(tǒng)的同調機群是其關鍵。
[0003]目前，識別同調機群的方法主要分為兩類：基于電力系統(tǒng)模型的同調機群識別方 法和基于電力系統(tǒng)廣域量測信息的同調機群識別方法。其中，基于電力系統(tǒng)模型的同調機 群識別方法又有如下方法：①基于圖分割，將慢同調理論應用于電力系統(tǒng)同調分群中；② 通過計算電力系統(tǒng)微分方程的右特征向量矩陣中發(fā)電機轉子角所對應行向量之間的方向 余弦來確定電力系統(tǒng)中的同調機群；③構造動態(tài)電力網絡的加權拉普拉斯矩陣，借助復雜 網絡社團結構理論實現(xiàn)電力系統(tǒng)的同調分群；④將電力系統(tǒng)在非平衡點處線性化，根據(jù)電 力系統(tǒng)運動軌跡的特征值進行同調分群。上述基于電力系統(tǒng)模型的同調機群識別方法均依 賴于電力系統(tǒng)的詳細模型和準確參數(shù)，難以考慮電力系統(tǒng)運行方式變化及故障類型對同調 分群的影響。因而，基于電力系統(tǒng)模型的同調分群方法，多用于電力系統(tǒng)離線安全穩(wěn)定分 析。
[0004] 廣域量測系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的廣泛應用，為電力系統(tǒng)在線實現(xiàn)同調分群提供了可 能。當前，基于電力系統(tǒng)廣域量測信息的同調機群識別方法主要有：①基于最小二乘支持向 量機實現(xiàn)電力系統(tǒng)同調機群的在線辨識；②基于獨立分量法對電力系統(tǒng)中的機組進行同調 分群；③基于廣域實測信號的主成分，采用聚類分析方法對電力系統(tǒng)中發(fā)電機進行同調分 群；④借助小波相位差來辨識電力系統(tǒng)中的同調機群；⑤通過對廣域實測信號進行庫普曼 模式分解實現(xiàn)電力系統(tǒng)的同調分群；⑥在方法⑤的基礎上，通過對廣域實測信息進行動態(tài) 振蕩模式解耦來識別電力系統(tǒng)的同調機群。
[0005] 采用上述方法均可實現(xiàn)基于廣域量測信息的電力系統(tǒng)同調機群準確辨識，但上述 方法在辨識過程中都會面臨對海量數(shù)據(jù)的處理，如何挖掘其關鍵信息，提高識別效率是利 用廣域量測信息進行電力系統(tǒng)同調辨識亟需解決的問題。

【發(fā)明內容】

[0006] 本發(fā)明提供了一種電力系統(tǒng)廣域同調辨識方法及其裝置，本發(fā)明將電力系統(tǒng)廣域 量測信息與多元統(tǒng)計中的主成分分析方法相結合，實現(xiàn)了基于廣域量測信息的電力系統(tǒng)同 調機群在線辨識，提到了識別效率，詳見下文描述：
[0007] -種電力系統(tǒng)廣域同調辨識方法，所述方法包括以下步驟：
[0008] 對電力系統(tǒng)中發(fā)電機轉子角的廣域量測時間序列進行標準化；
[0009] 對標準化后的廣域量測時間序列進行主成分分析，根據(jù)主成分的累計貢獻率，確 定廣域量測時間序列的主成分個數(shù)及對應的特征向量；
[0010] 根據(jù)所選定特征向量中元素的正、負號實現(xiàn)電力系統(tǒng)機組的同調分群。
[0011] 所述對電力系統(tǒng)中發(fā)電機轉子角的廣域量測時間序列進行標準化的步驟具體 為：
[0012] 在同一時間斷面，同一量測長度的條件下，獲取廣域量測時間序列的方差和均 值；
[0013] 通過所述方差和所述均值，對廣域量測時間序列標準化。
[0014] 所述對標準化后的廣域量測時間序列進行主成分分析的步驟具體為：
[0015] 通過主成分分析，獲取標準化后的廣域量測時間序列的特征值及特征向量。
[0016] 所述根據(jù)主成分的累計貢獻率，確定廣域量測時間序列的主成分個數(shù)及對應的特 征向量的步驟具體為：
[0017] 根據(jù)所述特征值，獲取各主成分的貢獻率及前k個主成分的累計貢獻率；
[0018] 當累計貢獻率達到閾值后，確定廣域量測時間序列的主成分個數(shù)為k，并保留這k 個主成分所對應的特征向量。
[0019] 所述根據(jù)所選定特征向量元素的正、負號實現(xiàn)電力系統(tǒng)機組的同調分群的步驟具 體為：
[0020] 將所選定特征向量中元素正、負號組合完全相同的發(fā)電機劃分為一組同調機群， 進而獲取多組同調機群，實現(xiàn)基于廣域量測信息的電力系統(tǒng)同調辨識。
[0021] -種電力系統(tǒng)廣域同調辨識裝置，所述裝置包括：
[0022] 標準化模塊，用于對電力系統(tǒng)中發(fā)電機轉子角的廣域量測時間序列進行標準化；
[0023] 主成分分析模塊，用于對標準化后的廣域量測時間序列進行主成分分析；
[0024] 獲取模塊，用于根據(jù)主成分的累計貢獻率，確定廣域量測時間序列的主成分個數(shù) 及對應的特征向量；
[0025] 劃分模塊，用于根據(jù)所選定特征向量中元素的正、負號實現(xiàn)電力系統(tǒng)機組的同調 分群。
[0026] 其中，所述標準化模塊包括：
[0027] 方差和均值模塊，用于在同一時間斷面，同一量測長度的條件下，得到廣域量測時 間序列的方差和均值；
[0028] 標準化子模塊，用于通過所述方差和所述均值，對廣域量測時間序列標準化。
[0029] 其中，所述主成分分析模塊包括：
[0030] 主成分分析子模塊，用于通過主成分分析，獲取標準化后的廣域量測時間序列的 特征值及特征向量。
[0031 ] 進一步地，所述獲取模塊包括：
[0032] 第一獲取子模塊，用于根據(jù)所述特征值，獲取各主成分的貢獻率及前k個主成分 的累計貢獻率；
[0033] 第二獲取子模塊，用于當累計貢獻率達到閾值后，確定廣域量測時間序列的主成 分個數(shù)為k，并保留這k個主成分所對應的特征向量。
[0034] 進一步地，所述劃分模塊包括：
[0035] 第一劃分子模塊，用于將所選定特征向量中元素正、負號組合完全相同的發(fā)電機 劃分為一組同調機群；
[0036] 第二劃分子模塊，用于獲取多組同調機群，實現(xiàn)基于廣域量測信息的電力系統(tǒng)同 調辨識。
[0037] 本發(fā)明提供的技術方案的有益效果是：本發(fā)明通過計算主成分的累計貢獻率，確 定廣域量測時間序列的主成分個數(shù)及對應的特征值向量，順序提取各發(fā)電機在各保留特征 向量中所對應元素的正、負號，將正、負號順序排列組合完全一致的發(fā)電機劃分為一組同調 機群，從而得到多組同調機群，本發(fā)明完全基于廣域量測信息進行電力系統(tǒng)同調機群劃分， 避免了電力系統(tǒng)的模型精度和參數(shù)準確性對同調分群結果的影響，實現(xiàn)了基于廣域量測信 息的電力系統(tǒng)同調機群在線辨識，降低了計算復雜度，提到了識別效率。
【附圖說明】
[0038] 圖1為一種電力系統(tǒng)廣域同調辨識方法的流程圖；
[0039] 圖2為一種電力系統(tǒng)廣域同調辨識裝置的示意圖；
[0040] 圖3為標準化模塊的示意圖；
[0041 ] 圖4為主成分分析模塊的示意圖；
[0042] 圖5為獲取模塊的示意圖；
[0043] 圖6為劃分模塊的示意圖；
[0044] 圖7為典型4機11節(jié)點測試系統(tǒng)的示意圖；
[0045] 圖8為轉子角搖擺曲線的示意圖。
[0046] 附圖中，各標號所代表的部件列表如下：
[0047] 1 :標準化模塊； 2 :主成分分析模塊；
[0048] 3 :獲取模塊； 4 :劃分模塊；
[0049] 11 :方差和