配电网系统模型降阶方法、装置、存储介质及计算机设备与流程

本发明涉及电力系统分析领域，具体而言，涉及一种配电网系统模型降阶方法、装置、存储介质及计算机设备。

背景技术：

1、系统的频率稳定性可能受到发电机组跳闸、突然的大量负荷变化或连接线跳闸等重大干扰的挑战，在这种扰动之后，系统频率经历一个下降，达到最低点，然后进入一个新的平衡点(fnep)。在这个过程中，有几个指标可以描述系统的动态性能，包括频率最低点(最低点)、达到频率最低点的时间(最低点)和频率变化率(rocof)。一种低阶系统频率响应(sfr)模型被应用于广泛的动态研究，该模型表示所有发电机在负载产生不平衡后的平均响应，然而，如果系统由多台参数异构的同步机组成，如何计算等效模型参数尚不明确。如果有频率响应数据可用，系统参数辨识是一种有效的方法；同时，利用数值模拟研究和操作员的经验，也可以得到参数。但是，由于集成发电机的数量总是会根据工况发生变化，因此如果多次使用系统辨识方法，工作量会很大，因此当系统包含多个同步机时，传统文献并没有提供一种通用的解析方法来获取模型参数，也即缺乏将多机器聚合到单机器sfr模型的分析方法，有研究指出可以通过对每台同步机的参数按照一定的规则进行加权来获取，但是这种方法在机组参数相差较大时的误差会很大。因此，缺乏在各个场景均适用的解析方法来获取低阶频率响应模型的参数。

2、针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现思路

1、本发明实施例提供了一种配电网系统模型降阶方法、装置、存储介质及计算机设备，以至少解决目前无法建立配电网系统的等效低阶模型的技术问题。

2、本发明实施例的一个方面，提供了一种配电网系统模型降阶方法，包括：获取配电网系统的系统参数，其中，所述配电网系统包括多个发电机；根据所述系统参数，建立所述配电网系统对应的平均系统频率响应模型；基于平衡降阶方法，将所述平均系统频率响应模型进行坐标变换，得到平衡系统，其中，所述平衡系统与所述平均系统频率响应模型等效；根据所述平均系统频率响应模型和所述平衡系统的奇异值，确定降阶阶数；根据所述降阶阶数对所述平衡系统进行降阶，得到所述配电网系统对应的降阶系统。

3、可选地，所述基于平衡降阶方法，将所述平均系统频率响应模型进行坐标变换，得到平衡系统，包括：以系统频率变化量作为输入，所述多个发电机的机械功率的输出之和作为输出，生成所述平均系统频率响应模型对应的第一状态方程；根据所述第一状态方程，确定所述平均系统频率响应模型对应的第一可控格拉姆矩阵和第一可观格拉姆矩阵；计算所述第一可控格拉姆矩阵和所述第一可观格拉姆矩阵的schur分解，得到分解结果；根据所述分解结果，确定平衡变换矩阵；采用平衡变换矩阵将所述平均系统频率响应模型转换为所述平衡系统。

4、可选地，所述根据所述第一状态方程，确定所述平均系统频率响应模型对应的第一可控格拉姆矩阵和第一可观格拉姆矩阵，包括：将所述第一状态方程表示为：其中，x(t)为第一状态变量，y(t)为第一输出，a为第一系统矩阵，b为第一控制矩阵，c为第一观测矩阵，d为第一直接传递矩阵；将所述第一可控格拉姆矩阵p定义为：将所述第一可观格拉姆矩阵q定义为：求解所述第一系统矩阵的特征值，根据所述特征值判断所述第一系统矩阵是否稳定，在所述第一系统矩阵稳定的情况下，确定所述第一可控格拉姆矩阵和第一可观格拉姆矩阵为两个李雅普诺夫方程的唯一正定解，其中，所述两个李雅普诺夫方程表示为ap+pat+bbt＝0和atq+qa+ctc＝0；求解所述两个李雅普诺夫方程，得到所述第一可控格拉姆矩阵和所述第一可观格拉姆矩阵。

5、可选地，所述根据所述分解结果，确定平衡变换矩阵，包括：在所述分解结果包括和的情况下，记矩阵h为其中，uc为对所述第一可控格拉姆矩阵进行schur分解对应的正交矩阵，u0为对所述第一可观格拉姆矩阵进行schur分解对应的正交矩阵，sc为对所述第一可控格拉姆矩阵进行schur分解对应的对角矩阵，s0为对所述第一可观格拉姆矩阵进行schur分解对应的对角矩阵；对所述矩阵h进行奇异值分解，得到其中，uh和vh是对所述矩阵h进行奇异值分解对应的正交矩阵，∑为对所述矩阵h进行奇异值分解对应的对角矩阵；根据上述分解结果，确定所述平衡变换矩阵t，其中，

6、可选地，所述采用平衡变换矩阵将所述平均系统频率响应模型转换为所述平衡系统，包括：根据所述第一状态变量和所述平衡变换矩阵t，确定所述平衡系统对应的第二状态变量根据所述第二状态变量，生成所述平衡系统对应的第二状态方程，其中，所述第二状态方程表示为：为第二系统矩阵，为第二控制矩阵，为第二观测矩阵，为第二直接传递矩阵。

7、可选地，所述根据所述平均系统频率响应模型和所述平衡系统，确定降阶阶数，包括：确定所述平衡系统对应的第二可控格拉姆矩阵和第二可观格拉姆矩阵；根据所述第二可控格拉姆矩阵和所述第二可观格拉姆矩阵，确定所述平衡系统对应的hankel奇异值；根据所述hankel奇异值，确定系统误差范围；根据所述系统误差范围和所述平均系统频率响应模型，确定所述降阶阶数。

8、可选地，所述根据所述平均系统频率响应模型和所述平衡系统，确定降阶阶数，包括：根据如下公式确定所述降阶阶数，其中，σ1，σ2，…，σn为所述hankel奇异值，r为所述降阶系统所保留的阶数，||h(s)||∞表示所述平均系统频率响应模型对应的有理传递函数的无穷范数，表示所述降阶系统对应的有理传递函数的无穷范数。

9、根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种配电网系统模型降阶装置，包括：获取模块，用于获取配电网系统的系统参数，其中，所述配电网系统包括多个发电机；建模模块，用于根据所述系统参数，建立所述配电网系统对应的平均系统频率响应模型；变换模块，用于基于平衡降阶方法，将所述平均系统频率响应模型进行坐标变换，得到平衡系统，其中，所述平衡系统与所述平均系统频率响应模型等效；确定模块，用于根据所述平均系统频率响应模型和所述平衡系统，确定降阶阶数；降阶模块，用于根据所述降阶阶数对所述平衡系统进行降阶，得到所述配电网系统对应的降阶系统。

10、根据本发明实施例的又一方面，还提供了一种非易失性存储介质，所述非易失性存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述非易失性存储介质所在设备执行上述任意一项所述配电网系统模型降阶方法。

11、根据本发明实施例的再一方面，还提供了一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器用于存储程序，所述处理器用于运行所述存储器存储的程序，其中，所述程序运行时执行上述任意一项所述配电网系统模型降阶方法。

12、在本发明实施例中，采用获取配电网系统的系统参数，其中，所述配电网系统包括多个发电机；根据所述系统参数，建立所述配电网系统对应的平均系统频率响应模型；基于平衡降阶方法，将所述平均系统频率响应模型进行坐标变换，得到平衡系统，其中，所述平衡系统与所述平均系统频率响应模型等效；根据所述平均系统频率响应模型和所述平衡系统，确定降阶阶数；根据所述降阶阶数对所述平衡系统进行降阶，得到所述配电网系统对应的降阶系统的方式，达到了为配电网系统的asf模型进行降阶的目的，从而实现了提供一种对配电网系统asf模型进行降阶以得到等效低阶模型的方法的技术效果，进而解决了目前无法建立配电网系统的等效低阶模型的技术问题。