CN102570448A - 基于wams的电力系统分群及稳定裕度评估系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种基于WAMS平台的电力系统分群及稳定裕度评估系统及方法，该系统包括WAMS数据平台，其后依次连接预处理单元和暂态分析单元，并且这三个单元都与状态量寄存单元之间进行信息的双向传递；其方法为：WAMS数据平台测量机组的功角值，由预处理单元处理后传递到暂态分析单元，由其计算机组相对局部惯性中心坐标的转子角并从大到小排序，然后计算n-1个角度间隙，并挑选出前三个间隙作为该时刻主导模式，随后计算主导模式对应的等值系统轨迹，最后计算等值系统轨迹的稳定裕度；本发明不需要预先获得电力系统的网络结构及元件的模型和参数，也不需要每台机组都装有WAMS装置，就能实时快速地在系统受扰或故障后，进行分群计算。

Description

基于WAMS的电力系统分群及稳定裕度评估系统及方法

技术领域

本发明属于电力系统技术领域，具体涉及一种基于WAMS的电力系统分群及稳定裕度评估系统及方法。

背景技术

电力系统暂态稳定性的分析和判别是电力系统研究中经典问题之一。迄今为止，研究暂态稳定问题的分析方法主要有四大类，即数值积分法、直接法、混合分析法以及基于轨迹信息的稳定性分析法。

数值积分法是电力系统暂态稳定分析的基本方法，它可以适应各种详细元件的数学模型，且分析结果准确、可靠。其固有缺陷是缺乏工程上的定性稳定识别判据，只能采用有限的观察时间及足够大门槛值作为系统是否稳定的判据。此外，它是完全依赖于元件的模型和参数，当模型或参数不完全准确时，其结果必然有误差。

直接法是一种严格定量的暂态稳定分析方法，能基于灵敏度方法给出系统的暂态稳定极限，但暂态能量的计算受模型的限制，所采用的能量函数的误差将影响计算的结果。另外，直接法仅适用于分析电力系统第一摆的稳定性，具有一定的局限性。

为了兼顾以上两种方法的优点，G.A.Maria等人提出了混合法，其基本思路为：首先逐步积分计算持续故障和故障后轨线，再使用直接法评估系统的稳定程度。近十年来，基于混合法思想的在线安全稳定预防控制技术已日趋成熟，并已得到了实际应用，是一种比较实用的电力系统暂态稳定分析方法。后继的研究则主要集中在如何提高稳定能量裕度计算的精度和仿真计算的速度两方面。

轨迹分析方法是一种沿着混合法思路的新尝试，其思想是根据暂态能量沿故障后轨迹变化的特点，给出了各发电机的不稳定指标。随着广域相量测量系统(WAMS，Wide Area Measurement System)在电力系统的安装，动态过程中机组的运动曲线可以直接测量而不必依赖数值计算，这无疑为电力系统实时的紧急控制提供了新的发展契机。WAMS可以在同一参考时间下捕捉到互联大系统各点的实时动态过程，且数据更新速度达到ms级，为电力系统的暂态不稳定性的实时识别提供了可能，其基本思想是利用WAMS提供的系统轨迹信息，挖掘轨迹信息背后的规律和机理，找出轨迹信息与系统稳定性之间的关系，从而获得稳定判据和稳定裕度。

本发明正是应用的轨迹分析法进行系统的暂态分析。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于WAMS数据平台的电力系统分群及稳定裕度评估系统及方法，以实时快速地识别电力系统的暂态稳定性，为采取紧急控制措施提供依据。

为了实现上述目的，本发明采取如下的技术方案：

一种基于WAMS平台的电力系统分群及稳定裕度评估系统，包括WAMS数据平台、预处理单元、状态量寄存单元和暂态分析单元，WAMS数据平台位于系统的最前端，其后依次连接预处理单元和暂态分析单元，并且这三个单元都与状态量寄存单元相连，且三个单元都与状态量寄存单元之间进行信息的双向传递；所述WAMS数据平台实时测量包括电力系统各机组的功角、转子角速度、电压、电流和机械功率在内的状态量信息，所述的预处理单元对输入的测量信息进行A/D转换及滤波处理，使之变成能直接参与后续计算的数字信息，所述的暂态分析单元负责数据运算，包括各机组相对惯性中心坐标的功角计算以及基于局部惯性中心的分群模式识别，所述的状态量寄存单元用于存储实时及历史时刻的测量信息、参数和数据。

一种基于WAMS平台的电力系统分群及稳定裕度评估方法，包括以下步骤：

步骤1：在每一采样时刻，WAMS数据平台首先测量各发电机组的功角值，然后将各发电机组的功角值传递到预处理单元，由预处理单元对各发电机组的功角值进行A/D转换及滤波处理后传递到暂态分析单元，随后由暂态分析单元计算发电机组相对局部惯性中心坐标的转子角，计算公式如式(1)，并将各发电机相对局部惯性中心坐标的转子角从大到小排序，最后将排序后的序列存入状态量寄存单元；

${\mathrm{\δ}}_{\mathrm{OS}}=\frac{1}{M_{\mathrm{Ts}}}\underset{i=1}{\overset{s}{\mathrm{\Σ}}}{M}_i{\mathrm{\δ}}_i,$

$M_{\mathrm{Ts}}=\underset{i=1}{\overset{s}{\mathrm{\Σ}}}{M}_i$

θ_is＝δ_i-δ_os ${\widetilde{\mathrm{\ω}}}_{\mathrm{is}}={\mathrm{\ω}}_{\mathrm{is}}-{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{os}}---\left(1\right)$

其中：δ_i为发电机i相对于同步坐标的转子角；

为发电机i相对于同步坐标的转子角速度；

δ_os为发电机局部惯性中心的转子角；

ω_is为发电机局部惯性中心的转子角速度；

ω_os为发电机局部惯性中心的转子角速度；

M_i为发电机i的惯性时间常数；

M_Ts为各发电机时间常数之和；

θ_is，

为发电机相对于系统局部惯性中心的转子角和角速度；

步骤2：由暂态分析单元计算步骤1序列中，所有相邻项转子角的差值，即n-1个角度间隙，并挑选出角度间隙由大到小排列的前三个间隙作为筛选出的该时刻主导模式；在这些间隙以上的机组选作该时刻“候选临界机群”，而在该间隙以下的机组组成“非临界机群”；

步骤3：由暂态分析单元基于步骤2筛选所得三个主导模式分别计算其对应的等值系统轨迹，即等值的转子角、角速度、电磁功率及机械功率，计算公式如式(2)、(3)、(4)、(5)、(6)和(7)；

${\mathrm{\δ}}_s=\frac{\underset{i\∈S}{\mathrm{\Σ}}{M}_i{\mathrm{\δ}}_i}{\underset{i\∈S}{\mathrm{\Σ}}{M}_i}$ ${\mathrm{\δ}}_a=\frac{\underset{i\∈A}{\mathrm{\Σ}}{M}_i{\mathrm{\δ}}_i}{\underset{i\∈A}{\mathrm{\Σ}}{M}_i}---\left(2\right)$

M_s和M_a分别为S群和A群的等值惯量，P_ms和P_ma分别为S群和A群的等值机械输入功率，P_es和P_ea分别为S群和A群的等值电气输出功率；

其具体表达式分别为：

$\left\{\begin{array}{cc}{M}_s=\underset{i\∈S}{\mathrm{\Σ}}{M}_i& M_a=\underset{i\∈A}{\mathrm{\Σ}}{M}_i\\ P_{\mathrm{ms}}=\underset{i\∈S}{\mathrm{\Σ}}{P}_{\mathrm{mi}}& P_{\mathrm{ma}}=\underset{i\∈A}{\mathrm{\Σ}}{P}_{\mathrm{mi}}\\ P_{\mathrm{es}}=\underset{i\∈S}{\mathrm{\Σ}}{P}_{\mathrm{ei}}& P_{\mathrm{ea}}=\underset{i\∈A}{\mathrm{\Σ}}{P}_{\mathrm{ei}}\end{array}\right.---\left(3\right)$

等值惯性时间常数为：

$M=\frac{M_a{M}_s}{M_{\mathrm{Ts}}}---\left(4\right)$

等值转子角为：

δ_eq＝δ_s-δ_a    (5)

等值角速度为：

ω_eq＝ω_s-ω_a    (6)

等值不平衡功率为：

${\mathrm{\ΔP}}_{\mathrm{eq}}=\frac{(P_{\mathrm{ms}}-P_{\mathrm{es}})M_a-(P_{\mathrm{ma}}-P_{\mathrm{ea}})M_s}{M_{\mathrm{Ts}}}---\left(7\right)$

步骤4：由暂态分析单元计算等值系统轨迹的稳定裕度，计算公式如式(8)，并选择稳定裕度最小的主导模式为分群模式：

$\mathrm{\η}=A_{\mathrm{dec}2}-\frac{1}{2}{\mathrm{M\ω}}^2---\left(8\right)$

其中：ω(i)为系统t_i时刻的等值角速度；

M为系统的等值惯性时间常数；

A_dec2为角速度等于ω时对应的减速面积，即

$A_{\mathrm{dec}2}=\underset{{\mathrm{\δ}}_1}{\overset{{\mathrm{\δ}}_2}{\∫}}\frac{(P_{\mathrm{ms}}-P_{\mathrm{es}})M_a-(P_{\mathrm{ma}}-P_{\mathrm{ea}})M_s}{M_{\mathrm{Ts}}}d{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{eq}},$ δ₁为角速度等于ω时的等值转子角，δ₂为等值不平衡功率的首次过零点。

系统失稳最直接的表现形式是系统中机组角度间隙的变大，系统中相互失稳的机群将随着轨迹的发展在角度间隙上体现的越来越明显，因此，本发明选择在每一采样时刻依据机组角度间隙的大小实时筛选主导模式，

在上述n-1个间隙中，每个间隙都对应于一个分群模式，并将该时刻的n个转子角分在其上方或在其下方2个群。理论上，主导模式虽然不一定对应于最大的位置间隙，但越大的位置间隙越可能对应于主导模式；而很小的间隙一定不构成主导模式。此外，虽然各时刻主导模式可能发生变化，但真正失稳模式的角度间隙总是会变大，基于角度间隙的筛选流程不会遗漏对失稳模式进行分析的机会，因此可不必对较小间隙所对应的分群模式进行稳定性的判别。这样，无论多大的系统，待观察的分群模式数可以进一步从n-1减少到处于占优队列前面的几个间隙所对应的分群模式。

无论是正向失稳或者是反向失稳，失稳的等值轨迹所具有的动能在ΔP-δ相平面轨迹穿过不稳定平衡点之前将不能完全转变成势能，也就是说，系统尚可吸收的动能A_dec2小于t_i时刻轨迹所具有的动能，因此轨迹的失稳裕度指标将总是小于零的。失稳裕度指标的大小，表明等值轨迹受故障扰动的严重程度，失稳轨迹的裕度指标小于零，且指标越小说明轨迹不稳定的程度越严重，而稳定轨迹的失稳裕度指标大于零，临界稳定的轨迹的失稳裕度指标等于零。该指标能够为紧急控制量的决策提供必要的依据。

本发明和现有技术相比，具有如下优点：

1、通过应用WAMS数据平台，使得动态过程中各机组的运动曲线可以直接测量而不必依赖数值计算，为电力系统实时的紧急控制提供了新的发展契机；

2、WAMS可以在同一参考时间下捕捉到互联大系统各点的实时动态过程，且数据更新速度达到ms级，很好地满足了快速性的要求；

3、本发明对电力系统的暂态分析过程不需要预先获得电力系统的网络结构及元件的模型和参数，方法所需参数是根据实时测量数据获得或计算得到，能适应系统的复杂模型，能准确地反映系统的真实运行情况，因而它更适用于实时预测与控制；

4、本发明也不要求系统中的每台机组都装有WAMS装置，就可以实时快速地在系统受扰或故障后，进行分群及稳定裕度计算，构成简单，易于实现；

附图说明

图1是基于WAMS平台的电力系统分群及稳定裕度评估系统结构图。

图2是扰动冲击的量化估计示意图。

图3是WEPRI-36系统的分群结果曲线，其中虚线表示临界机群，实线表示其余机群。

具体实施方式

以下结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。

如图1所示，本发明一种基于WAMS平台的电力系统分群及稳定裕度评估系统，包括WAMS数据平台、预处理单元、状态量寄存单元和暂态分析单元，WAMS数据平台位于系统的最前端，其后依次连接预处理单元和暂态分析单元，并且这三个单元都与状态量寄存单元相连，且三个单元都与状态量寄存单元之间进行信息的双向传递。

下面对系统的每一构成单元作具体说明：

WAMS数据平台位于系统的最前端，其任务是实时测量电力系统各机组的功角、转子角速度、电压、电流和机械功率等状态量信息。

预处理单元对输入的测量信息进行A/D转换及滤波处理，使之变成能直接参与后续计算的数字信息。

暂态分析单元负责数据运算，包括：

1)各机组相对惯性中心坐标的功角计算，运算公式为：

${\mathrm{\δ}}_{\mathrm{OS}}=\frac{1}{M_{\mathrm{Ts}}}\underset{i=1}{\overset{s}{\mathrm{\Σ}}}{M}_i{\mathrm{\δ}}_i,$

$M_{\mathrm{Ts}}=\underset{i=1}{\overset{s}{\mathrm{\Σ}}}{M}_i$

θ_is＝δ_i-δ_os ${\widetilde{\mathrm{\ω}}}_{\mathrm{is}}={\mathrm{\ω}}_{\mathrm{is}}-{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{os}}$

其中：δ_i为发电机i相对于同步坐标的转子角；

为发电机i相对于同步坐标的转子角速度；

δ_os为发电机局部惯性中心的转子角；

ω_os为发电机局部惯性中心的转子角速度；

M_i为发电机i的惯性时间常数；

M_Ts为局部惯性中心的时间常数；

θ_is，

为发电机相对于系统局部惯性中心的转子角和角速度。

2)基于局部惯性中心的分群模式识别，包括以下步骤：

a.在每一采样时刻，根据当前时刻各发电机的局部惯性中心坐标下的功角从大到小排序；

b.计算上述序列中，连续两台机组之间的n-1个角度间隙，并挑选出角度间隙最大前三个间隙作为筛选出的该时刻主导模式；在这些间隔以上的机组选作该时刻“候选临界机群”，而在该间隔以下的机组组成“非临界机群”；

c.基于筛选所得三个主导模式分别计算对应的等值轨迹；

d.评估等值系统轨迹的稳定裕度，并选择稳定裕度最小主导模式为分群模式。

3)基于局部WAMS观测条件的扰动冲击能量评估，令系统t_i时刻的角速度为ω(i)，此刻其所具有的动能则为

M为系统的等值惯性时间常数。由此，定义任意t_i时刻轨迹的失稳裕度指标η为：

$\mathrm{\η}=A_{\mathrm{dec}2}-\frac{1}{2}{\mathrm{M\ω}}^2$

状态量寄存单元用于存储实时及历史时刻的测量信息、参数和其它一些必要的数据。

如图2所示，是扰动冲击的量化估计示意图，该图主要对失稳裕度指标η计算式中的减速面积A_dec2给出直观的概念，图中其他符号的意义为：A_inc表示加速面积，A_dec1表示理想状况下最大的减速面积，δ_i为i时刻相对惯性中心的功角值，δ_u为不稳定平衡点。

下面以WEPRI-36节点系统在0.25s时刻的仿真数据为例说明本发明的具体实施步骤。

各发电机G1-G8的惯性时间常数如表1所示：

表1(单位：s)：

G1	G2	G3	G4	G5	G6	G7	G8
								140.812	29.998	79.503	15.679	39.200	2.620	21.999	32.598

0.25s时，G1-G8的转子角、角速度、机械功率、电磁功率如表2所示：

表2

	转子角(度)	角速度(标幺值)	机械功率(标幺值)	电磁功率(标幺值)
					G1	8.93995	1.00203	6.2271	4.43039
G2	41.82229	1.0036	6	6.18861
					G3	-15.95315	1.00164	3.1	0.93977

G4	23.10805	1.00426	1.6	0.79979
					G5	7.11011	1.00333	4.3	3.28946
G6	-39.65711	1.00902	-0.01	-0.47072
					G7	71.42364	1.02285	2.25	2.84068
G8	65.91303	1.021	3.06	3.7641

步骤1：

由暂态分析单元计算发电机组相对局部惯性中心坐标的转子角：首先由公式 ${\mathrm{\δ}}_{\mathrm{OS}}=\frac{1}{M_{\mathrm{Ts}}}\underset{i=1}{\overset{s}{\mathrm{\Σ}}}{M}_i{\mathrm{\δ}}_i,$

$M_{\mathrm{Ts}}=\underset{i=1}{\overset{s}{\mathrm{\Σ}}}{M}_i$ 计算惯性中心坐标为δ_os＝14.2342，ω_os＝1.0052。

然后由公式θ_is＝δ_i-δ_os计算各发电机G1-G8相对惯性中心的转子角如表3所示，

表3

G1	G2	G3	G4	G5	G6	G7	G8
								-5.6492	26.9342	-30.4579	8.1520	-7.7007	-55.3365	53.0549	47.8821

由暂态分析单元将表3中各发电机G1-G8相对惯性中心的的转子角由大到小排列如表4所示，

表4

G7	G8	G2	G4	G1	G5	G3	G6
								53.0549	47.8821	26.9342	8.1520	-5.6492	-7.7007	-30.4579	-55.3365

步骤2：

由暂态分析单元计算计算表4序列中相邻项的差，即n-1个角度间隙，如表5所示，

表5

G7-G8

G8-G2

G2-G4

G4-G1

G1-G5

G5-G3

G3-G6

5.1728

20.9479

18.7822

13.8012

2.0515

22.7572

24.8786

由暂态分析单元挑选出角度间隙由大到小排列的前三个间隙筛选出的该时刻主导模式。表4中，在这些间隔以上的机组选作该时刻“候选临界机群”，而在该间隔以下的机组组成“非临界机群”，具体如表6所示：

表6

	角度间隙	候选临界机群	非临界机群
				模式1	24.8786	G1-G5，G7，G8	G6
模式2	22.7572	G1，G2，G4，G5，G7，G8	G3，G6
				模式3	20.9479	G7，G8	G1-G6

步骤3：

由暂态分析单元基于步骤2筛选所得的三个主导模式，由公式 ${\mathrm{\δ}}_s=\frac{\underset{i\∈S}{\mathrm{\Σ}}{M}_i{\mathrm{\δ}}_i}{\underset{i\∈S}{\mathrm{\Σ}}{M}_i}$ ${\mathrm{\δ}}_a=\frac{\underset{i\∈A}{\mathrm{\Σ}}{M}_i{\mathrm{\δ}}_i}{\underset{i\∈A}{\mathrm{\Σ}}{M}_i},$ δ_eq＝δ_s-δ_a以及 $\begin{array}{cc}{M}_s=\underset{i\∈S}{\mathrm{\Σ}}{M}_i& M_a=\underset{i\∈A}{\mathrm{\Σ}}{M}_i\end{array}$ ω_eq＝ω_s-ω_a分别计算三种模式对应的等值系统轨迹，这里仅列出0.25s-0.8s的等值系统轨迹结果，由左向右每个数据点的间隔为0.01s，具体数据如下：

模式1：

等值转子角：

0.9728  0.9641  0.9502  0.9324  0.9119  0.8895  0.8662  0.8427

0.8196  0.7975  0.7768  0.7580  0.7413  0.7270  0.7153  0.7063

0.7000  0.6966  0.6965  0.6992  0.7045  0.7121  0.7216  0.7327

0.7450  0.7582  0.7719  0.7858  0.7996  0.8130  0.8256  0.8372

0.8477  0.8567  0.8643  0.8701  0.8743  0.8767  0.8774  0.8763

0.8736  0.8693  0.8636  0.8566  0.8485  0.8395  0.8296  0.8192

0.8084  0.7973  0.7862  0.7753  0.7645  0.7542  0.7443  0.7350

等值角速度：

-0.0019  -0.0037  -0.0051  -0.0062  -0.0069  -0.0073  -0.0075  -0.0075  -0.0072

-0.0068  -0.0063  -0.0057  -0.0049  -0.0041  -0.0033  -0.0025  -0.0016  -0.0005

0.0004   0.0013   0.0021   0.0027   0.0033   0.0037   0.0041   0.0043

0.0044   0.0044   0.0043   0.0042   0.0039   0.0035   0.0031   0.0027

0.0021   0.0016   0.0010   0.0005   -0.0001  -0.0006  -0.0011  -0.0016  -0.0020

-0.0024  -0.0027  -0.0030  -0.0032  -0.0034  -0.0035  -0.0035  -0.0035  -0.0035

-0.0034  -0.0032  -0.0031  -0.0029

模式2：

等值转子角：

0.7053  0.7197  0.7334  0.7463  0.7584  0.7698  0.7803  0.7901

0.7990  0.8073  0.8147  0.8214  0.8274  0.8327  0.8373  0.8413

0.8446  0.8472  0.8491  0.8503  0.8508  0.8506  0.8498  0.8483

0.8463  0.8436  0.8404  0.8367  0.8325  0.8278  0.8226  0.8169

0.8109  0.8044  0.7976  0.7904  0.7829  0.7750  0.7669  0.7585

0.7498  0.7409  0.7317  0.7224  0.7129  0.7032  0.6933  0.6833

0.6732  0.6629  0.6526  0.6421  0.6315  0.6209  0.6101  0.5993

等值角速度：

0.0047  0.0045  0.0042  0.0040  0.0037  0.0035  0.0032  0.0030

0.0027  0.0025  0.0023  0.0020  0.0018  0.0016  0.0014  0.0012

0.0010  0.0007  0.0005  0.0003  0.0000  -0.0002 -0.0004 -0.0006 -0.0007

-0.0009 -0.0011 -0.0013 -0.0014 -0.0016 -0.0017 -0.0019 -0.0020 -0.0021

-0.0022 -0.0023 -0.0025 -0.0025 -0.0026 -0.0027 -0.0028 -0.0029 -0.0029

-0.0030 -0.0031 -0.0031 -0.0032 -0.0032 -0.0032 -0.0033 -0.0033 -0.0034

-0.0034 -0.0034 -0.0034 -0.0035

模式3：

等值转子角：

1.0268  1.0881  1.1481  1.2066  1.2635  1.3186  1.3720  1.4234

1.4729  1.5205  1.5661  1.6097  1.6513  1.6910  1.7289  1.7648

1.7990  1.8311  1.8607  1.8880  1.9130  1.9358  1.9565  1.9752

1.9919  2.0067  2.0197  2.0309  2.0403  2.0480  2.0541  2.0586

2.0615  2.0628  2.0625  2.0607  2.0573  2.0524  2.0459  2.0378

2.0282  2.0169  2.0040  1.9893  1.9730  1.9548  1.9349  1.9130

1.8892  1.8635  1.8356  1.8056  1.7735  1.7391  1.7023  1.6632

等值角速度：

0.0197  0.0193  0.0189  0.0184  0.0178  0.0173  0.0167  0.0161

0.0155  0.0148  0.0142  0.0136  0.0129  0.0123  0.0117  0.0112

0.0106  0.0098  0.0090  0.0083  0.0076  0.0069  0.0063  0.0056

0.0050  0.0044  0.0038  0.0033  0.0027  0.0022  0.0017  0.0012

0.0007  0.0002  -0.0003 -0.0008 -0.0013 -0.0018 -0.0023 -0.0028 -0.0033

-0.0038 -0.0044 -0.0049 -0.0055 -0.0061 -0.0066 -0.0073 -0.0079 -0.0085

-0.0092 -0.0099 -0.0106 -0.0113 -0.0121 -0.0128

步骤4：

由暂态分析单元计算等值系统轨迹的稳定裕度，

由公式

计算0.25s时三种模式的等值系统轨迹的稳定裕度得：模式1η₁＝0.0248；模式2η₂＝0.3217；模式3η₃＝0.0043。

于是选择稳定裕度最小的主导模式3为分群模式，分群结果如图3。

如图3所示，是WEPRI-36系统的分群结果曲线，其中虚线表示临界机群，实线表示其余机群。

Claims (2)

1.一种基于WAMS平台的电力系统分群及稳定裕度评估系统，其特征在于：包括WAMS数据平台、预处理单元、状态量寄存单元和暂态分析单元，WAMS数据平台位于系统的最前端，其后依次连接预处理单元和暂态分析单元，并且这三个单元都与状态量寄存单元相连，且三个单元都与状态量寄存单元之间进行信息的双向传递；所述WAMS数据平台实时测量包括电力系统各机组的功角、转子角速度、电压、电流和机械功率在内的状态量信息，所述的预处理单元对输入的测量信息进行A/D转换及滤波处理，使之变成能直接参与后续计算的数字信息，所述的暂态分析单元负责数据运算，包括各机组相对惯性中心坐标的功角计算以及基于局部惯性中心的分群模式识别，所述的状态量寄存单元用于存储实时及历史时刻的测量信息、参数和数据。

2.采用权利要求1所述的系统进行电力系统分群及稳定裕度评估方法，包括以下步骤：

步骤1：在每一采样时刻，WAMS数据平台首先测量各发电机组的功角值，然后将各发电机组的功角值传递到预处理单元，由预处理单元对各发电机组的功角值进行A/D转换及滤波处理后传递到暂态分析单元，随后由暂态分析单元计算发电机组相对局部惯性中心坐标的转子角，计算公式如式(1)，并将各发电机相对局部惯性中心坐标的转子角从大到小排序，最后将排序后的序列存入状态量寄存单元；

${\mathrm{\δ}}_{\mathrm{OS}}=\frac{1}{M_{\mathrm{Ts}}}\underset{i=1}{\overset{s}{\mathrm{\Σ}}}{M}_i{\mathrm{\δ}}_i,$

$M_{\mathrm{Ts}}=\underset{i=1}{\overset{s}{\mathrm{\Σ}}}{M}_i$

θ_is＝δ_i-δ_os ${\widetilde{\mathrm{\ω}}}_{\mathrm{is}}={\mathrm{\ω}}_{\mathrm{is}}-{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{os}}---\left(1\right)$

其中：δ_i为发电机i相对于同步坐标的转子角；

为发电机i相对于同步坐标的转子角速度；

δ_os为发电机局部惯性中心的转子角；

ω_is为发电机局部惯性中心的转子角速度；

ω_os为发电机局部惯性中心的转子角速度；

M_i为发电机i的惯性时间常数；

M_Ts为各发电机时间常数之和；

θ_is，

为发电机相对于系统局部惯性中心的转子角和角速度；

步骤2：由暂态分析单元计算步骤1序列中所有相邻项转子角的差值，即n-1个角度间隙，并挑选出角度间隙由大到小排列的前三个间隙作为筛选出的该时刻主导模式；在这些间隙以上的机组选作该时刻“候选临界机群”，而在该间隙以下的机组组成“非临界机群”；

步骤3：由暂态分析单元基于步骤2筛选所得三个主导模式分别计算其对应的等值系统轨迹，即等值的转子角、角速度、电磁功率及机械功率，计算公式如式(2)、(3)、(4)、(5)、(6)和(7)；

${\mathrm{\δ}}_s=\frac{\underset{i\∈S}{\mathrm{\Σ}}{M}_i{\mathrm{\δ}}_i}{\underset{i\∈S}{\mathrm{\Σ}}{M}_i}$ ${\mathrm{\δ}}_a=\frac{\underset{i\∈A}{\mathrm{\Σ}}{M}_i{\mathrm{\δ}}_i}{\underset{i\∈A}{\mathrm{\Σ}}{M}_i}---\left(2\right)$

M_s和M_a分别为S群和A群的等值惯量，P_ms和P_ma分别为S群和A群的等值机械输入功率，P_es和P_ea分别为S群和A群的等值电气输出功率；

其具体表达式分别为：

$\left\{\begin{array}{cc}{M}_s=\underset{i\∈S}{\mathrm{\Σ}}{M}_i& M_a=\underset{i\∈A}{\mathrm{\Σ}}{M}_i\\ P_{\mathrm{ms}}=\underset{i\∈S}{\mathrm{\Σ}}{P}_{\mathrm{mi}}& P_{\mathrm{ma}}=\underset{i\∈A}{\mathrm{\Σ}}{P}_{\mathrm{mi}}\\ P_{\mathrm{es}}=\underset{i\∈S}{\mathrm{\Σ}}{P}_{\mathrm{ei}}& P_{\mathrm{ea}}=\underset{i\∈A}{\mathrm{\Σ}}{P}_{\mathrm{ei}}\end{array}\right.---\left(3\right)$

等值惯性时间常数为：

$M=\frac{M_a{M}_s}{M_{\mathrm{Ts}}}---\left(4\right)$

等值转子角为：

δ_eq＝δ_s-δ_a    (5)

等值角速度为：

ω_eq＝ω_s-ω_a    (6)

等值不平衡功率为：

${\mathrm{\ΔP}}_{\mathrm{eq}}=\frac{(P_{\mathrm{ms}}-P_{\mathrm{es}})M_a-(P_{\mathrm{ma}}-P_{\mathrm{ea}})M_s}{M_{\mathrm{Ts}}}---\left(7\right)$

步骤4：由暂态分析单元计算等值系统轨迹的稳定裕度，计算公式如式(8)，并选择稳定裕度最小的主导模式为分群模式：

$\mathrm{\η}=A_{\mathrm{dec}2}-\frac{1}{2}{\mathrm{M\ω}}^2---\left(8\right)$

其中：ω(i)为系统t_i时刻的等值角速度；

      M为系统的等值惯性时间常数；

      A_dec2为角速度等于ω时对应的减速面积，即

$A_{\mathrm{dec}2}=\underset{{\mathrm{\δ}}_1}{\overset{{\mathrm{\δ}}_2}{\∫}}\frac{(P_{\mathrm{ms}}-P_{\mathrm{es}})M_a-(P_{\mathrm{ma}}-P_{\mathrm{ea}})M_s}{M_{\mathrm{Ts}}}d{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{eq}},$ δ₁为角速度等于ω时的等值转子角，δ₂为等值不平衡功率的首次过零点。

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