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1、10申请公布号CN103336864A43申请公布日20131002CN103336864ACN103336864A21申请号201310255084922申请日20130625G06F17/50200601G06Q50/0620120171申请人四川大学地址610065四川省成都市一环路南一段24号72发明人李兴源郭剑波卜广全刘天琪王渝红74专利代理机构成都科海专利事务有限责任公司51202代理人邓继轩54发明名称多机互联电力系统动态等值模型的多步递归最小二乘在线辨识方法57摘要本发明公开了多机互联电力系统动态等值模型的多步递归最小二乘（MRLS）在线辨识方法。其特点是测量局部变量，第一步是。
2、在线辨识多机互联电力系统的两机动态等值模型的状态变量，第二步是估计出动态等值模型的参数，包括发电机的惯性常数、阻尼系数、内电势、相对转子角度、相对转速以及联络线电抗。通过辨识的互联电力系统动态等值模型，能在线估计互联电力系统的系统状态和稳定平衡点。51INTCL权利要求书1页说明书7页附图5页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书7页附图5页10申请公布号CN103336864ACN103336864A1/1页21多机互联电力系统动态等值模型的多步递归最小二乘在线辨识方法包括以下步骤（1）将多机互联电力系统划分为本地已知系统和与本地已知系统相连的未知大系统，分别用。
3、同步发电机I和同步发电机J表示，忽略电阻，XE表示传输线路的等值电抗，建立两机系统的模型；（2）假定系统阻尼DI/MIDJ/MJ，两机系统用单机无穷大模型代替；（3）两机等值模型中，除了电磁功率PE已知，系统的状态变量、惯性常数M以及阻尼系数D均是未知的，而且参数与变量之间的关系是非线性的，为了解决这些问题，采用多步递归最小二乘在线辨识方法；（4）在上述的多步递归最小二乘在线辨识方法中，互联电力系统的等值模型是非线性的，这说明参数是变化的，尤其在大扰动时，为了跟踪系统的等值参数，采用变遗忘因子的递归最小二乘算法。权利要求书CN103336864A1/7页3多机互联电力系统动态等值模型的多步递归。
4、最小二乘在线辨识方法技术领域0001本发明涉及多机互联电力系统动态等值模型的多步递归最小二乘在线辨识方法，通过辨识多机互联电力系统动态等值模型，能在线估计多机互联电力系统的系统状态和稳定平衡点，属于电力系统的辨识领域。背景技术0002尽管各发电机相隔距离远，也要求它们保持同步运行。系统受到扰动后，容易从正常状态进入紧急状态，系统的稳定运行将不再得到保证。虽然有很多控制方法可以提高系统稳定性，但是总的目的是通过这些控制措施驱动系统到达稳定平衡点。这些控制的计算需要预先得知稳定平衡点的相对位置及系统状态。然而对多机互联电力系统来说，按常规建立的数学模型是多维、高阶的非线性微分方程组，确定系统的稳定。
5、平衡点及系统状态是复杂而困难的任务。0003因此，往往需要对多机互联电力系统进行等值简化。通常广泛采用戴维南等值方法对外部系统进行等值简化。这种等值简化系统用恒电势和恒阻抗表示，实际上是将被等值系统看成无穷大系统，与实际系统情况有较大差距。此外，进行电力系统稳定分析和控制研究时，特别需要等值发电机的惯性常数、阻尼系数、内电势、相对转子角度、相对转速以及联络线电抗等重要参数。而戴维南等值方法或其他等值方法是不能完全辨识这些参数的。发明内容0004本发明的目的是针对现有技术的不足而提出一种多机互联电力系统动态等值模型的多步递归最小二乘（MRLS）辨识方法，其特点是只需要测量局部变量，MRLS的第一。
6、步是在线辨识多机互联电力系统的两机动态等值模型的状态变量，第二步是估计出动态等值模型的参数，包括发电机的惯性常数、阻尼系数、内电势、相对转子角度、相对转速以及联络线电抗。0005多机互联电力系统动态等值模型的辨识方法包括以下步骤00061）将多机互联电力系统用两机系统模型予以表示。本地已知系统用同步发电机I表示，而与之相连的未知大系统用同步发电机J表示。忽略电阻，用XE表示传输线路的等值电抗。0007两机系统模型的发电机I和J用微分方程表示为0008000900102）假定系统阻尼DI/MIDJ/MJ，则两机系统用单机无穷大模型代替。0011单机无穷大模型忽略了线路的电阻，对于本地已知系统，其。
7、输入的机械功率PM等于PMI，输出的电磁功率PE等于PEI。有功功率和无功功率表示为说明书CN103336864A2/7页4001200130014用微分方程描述单机无穷大系统的转子运动00150016式中，0017IJ001800193）两机等值模型的MRLS辨识0020在式（3）、（4）和（5）的系统模型中，由于除了电磁功率PE已知，系统的状态变量、惯性常数M以及阻尼系数D均是未知的，因此很难直接得出互联系统的两机等值模型。另外，参数与变量之间的关系是非线性的。为了解决这些问题，采用了MRLS辨识和变量变换方法。0021递归最小二乘算法RLS中，假设变量Y与N维变量XX1,X2,XN线性相。
8、关，即0022Y1X12X2NXN（6）0023式中，1,2,N是一组常量。0024MRLS的第一步是完成状态变量的辨识，第二步是估算出系统的参数，0025第一步将式（4）改写为002600270028选择发电机I的端电压作为参考电压，则可计算出发电机I的内电势EQI00290030式中，为功率因数角。0031这表明由所测量的发电机I的端电压VT，电流I和功率因素可计算出内电势EQI及功角I。作变量变换0032YQE0033说明书CN103336864A3/7页5003400350036003700380039则将式（7）线性化，变为00400041式（10）与式（6）的形式一样，换句话说，用。
9、RLS方法能够估计出公式（10）中的参数1,2和3因此，传输线路的等值阻抗XE能用式（9）计算得出00420043发电机J的功角J为00440045发电机J的内电势EQJ为00460047发电机I与发电机J之间的相对功角为0048IJ（14）0049则可近似得出发电机I与发电机J之间的相对转速00500051式（15）中，H为采样的时间步长。0052第二步记则式（5）可写为00530054或者00550056式中，00570058说明书CN103336864A4/7页60059UPMPE0060式（16）的积分形式为00610062应用梯形积分将式（17）重新表示为00630064或者0065。
10、0066式中，0067YKK006800690070因此，用MRLS方法可以估计出参数1和2将1和2代入式（9）007100720073根据式（16），惯性常数M和阻尼系数D为00740075DAM（20B）00764）变遗忘因子的递归最小二乘算法算法0077在上述的MRLS辨识中，互联电力系统的等值模型是非线性的。这说明参数是变化的，尤其在大扰动时。为了跟踪系统的等值参数，可采用变遗忘因子的递归最小二乘算法。0078将式（6）写成简单的矩阵形式0079YX210080式中，0081YY1Y2YMT0082008312NT说明书CN103336864A5/7页70084为了辨识参数1，2，N，。
11、将输出变量的预测模型写为00850086式中，0087XTKX1K,X2K,，XNK0088应用RLS法有00890090式中，G（K）为增益向量，K表示预测误差，增益向量由递归关系给出0091GKPK1XK1/1XTK1PKXK1240092估计误差的协方差PK为0093PK1GKXTK1PK1/K（25）0094式中，为遗忘因子，它由采样周期决定，如下所式0095K11XT（K1GK2K/0260096式中，0是基于进程知识的预选常量。0097故障中的辨识功能是紧急状态下互联系统等值模型的另一个问题。故障时输出发生快速变化，这就要求估计的参数也有很大变化，因而导致辨识的误差较大。经过短暂时。
12、间后，最初的大范围变化停止，且参数估计集中于故障系统。为解决此问题，可在故障初始的一小段时间内停止辨识。通过一段时间的良好辨识后，用突然预测误差的增大来检测故障。辨识的固定开始时间设为03S。0098本发明具有的优点00991、本发明只需要测量局部变量，能够在线辨识多机互联电力系统的两机动态等值模型的参数，包括发电机的惯性常数、阻尼系数、内电势、相对转子角度、相对转速以及联络线电抗。2、通过辨识的互联电力系统动态等值模型，可以在线估计互联电力系统的系统状态和稳定平衡点。3、该模型能应用于确定多机互联电力系统的控制策略。附图说明0100图1为互联电力系统的两机等值模型。0101本地已知系统用同步。
13、发电机I表示，而与之相连的未知大系统用同步发电机J表示；忽略电阻，XE为传输线路的等值电抗；MI、MJ分别为已知系统的发电机惯性时间常数、未知系统的发电机的惯性时间常数；DI、DJ分别为已知系统的阻尼系数、未知系统的阻尼系数；EQI、EQJ分别为已知系统的发电机内电势、未知系统的发电机内电势；I、J分别为已知系统的发电机功角、未知系统的发电机功角；PE、QE分别为已知系统向未知系统传输的有功功率、无功功率。0102图2为单机无穷大系统等值模型。0103、M分别为等值后有限系统的功角、等值后有限系统的惯性时间常数。0104图3为状态变量及系统参数的MRLS辨识步骤。0105图4为四机电力系统模型。
14、。说明书CN103336864A6/7页80106图5为相对功角的估计值及发电机3与其它发电机实际相对功角31，32，34的辨识结果。0107图6为相对滑差的估计值及发电机3与其它发电机实际相对滑差S31，S32，S34的辨识结果。0108图7为发电机I和J的内电势的辨识结果。0109图8为遗忘因子。0110图9为递归最小二乘算法RLS第一步辨识的参数。0111图10为RLS第二步辨识的参数。0112图11为系统参数M，D和XE的辨识结果。0113图12励磁模型。0114参数TRTA001S,KA100,EFMAX6,EFMIN6。0115图13调速器和汽轮机模型。0116参数T101S,T2。
15、T3T402S,T510S,T604S，K1K203,K304,OMAX1/05S,OMIN1/05S。具体实施方式0117下面通过实施例对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是本实施例只对于本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述本发明的内容作出一些非本质的改进和调整。0118实施例10119建立详细的四机电力系统数字仿真模型，如图4所示。各发电机考虑了标准励磁机和调速器的系统模型。标准发电机，励磁机和调速器的系统模型及参数如图12和图13所示，电力系统参数如表1、2和3所示。0120当该系统遭受大扰动时，对其进行等值模型辨识。0121图4中。
16、的线路34，靠近节点3侧，设定三相短路故障，并在故障开始03S后断开故障线路。0122图5展示了发电机3与其余系统的等值机之间相对功角估计值和实际相对功角31，32，34。0123图6展示出发电机3与等值机的估计相对滑差与实际相对滑差S31，S32和S34。0124图7为发电机3和等值机的内电势EQI及EQJ0125图8为遗忘因子。0126图9为RLS的第一步的辨识参数1,2和30127图10为RLS的第二步的辨识参数1和20128图11所示为有限无穷大等值模型的阻抗XE，惯性常数M及阻尼系数D。0129结果显示，用MRLS辨识技术估计的相对功角和相对滑差能与实际的相对功角31、相对滑差S31的值很好地吻合。0130表1电力系统参数说明书CN103336864A7/7页901310132表2节点参数01330134表3发电机参数0135说明书CN103336864A1/5页10图1图2图3说明书附图CN103336864A102/5页11图4图5说明书附图CN103336864A113/5页12图6图7图8说明书附图CN103336864A124/5页13图9图10说明书附图CN103336864A135/5页14图11图12图13说明书附图CN103336864A14。