(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211258917.2 (22)申请日 2022.10.14 (71)申请人 国网吉林省电力有限公司 地址 130022 吉林省长 春市南关区人民大 街10388号 申请人 国网吉林省电力有限公司电力科 学 研究院　 吉林省电力科 学研究院有限公司 　 东北电力大 学 (72)发明人 王志伟　吕项羽　李德鑫　张海锋　 王佳蕊　高松　王伟　李成钢　 刘亚东　庄冠群　张家郡　冷俊　 王博　朱士帅　 (74)专利代理 机构 长春市吉利专利事务所(普 通合伙) 22206 专利代理师 李晓莉(51)Int.Cl. G06Q 10/06(2012.01) G06Q 50/06(2012.01) H02J 3/00(2006.01) (54)发明名称 一种基于模态特征提取的电网等效惯量评 估方法 (57)摘要 一种基于模态特征提取的电网等效惯量评 估方法， 属于电力系统运维技术领域， 通过本征 模态分析方法从机电振荡响应轨迹中提取蕴含 电力系统固有机电模态信息， 进而通过机电动力 学模型的重构量化解析区域电网等效惯量和机 电模态之间的时频解析关系， 通过对解析关系的 正交分解， 推导出以区域电网等效惯 量为未知量 的方程组进行求解， 进而实现电网的等效惯量评 估。 本发明主要应用于电力系统稳定分析与控制 中， 根据电力系统实际运行特点来获取区域电网 的等效惯 量， 能够有效地指导电力系统安全平稳 运行。 权利要求书2页 说明书5页 附图2页 CN 115545502 A 2022.12.30 CN 115545502 A 1.一种基于模态特征提取的电网等效惯量评估方法， 其特征是： 包括以下步骤， 且以下 步骤顺次进行， 步骤一、 以ΔT为间隔对电力系统中各 区域电网功率P(t)和转速ω(t)离散采样m次， 并 根据稳态运行值计算相应的功率和转速变化 量以形成数据矩阵； 步骤二、 按机组编号顺序及采样顺序对采样数据进行排序， 形成数据矩阵Δx ′d； 以此 矩阵为输入矩阵， 进行系统特征动态模式分解DMD计算， 得到特征值矩阵λ及其对应特征向 量矩阵V； 步骤三、 将所述步骤二系统特征动态模式分解DMD计算得到的特征值矩阵λ及其对应特 征向量用于重构量测量Δx ′； 将Δx′的重构结果代入转子运动方程中， 构建关于区域电网 等效惯量与系统特征的线性方程组， 通过线性方程求解计算得到区域电网惯量和阻尼系 数。 2.根据权利要求1所述的一种基于模态特征提取的电网等效惯量评估方法， 其特征是： 所述步骤二的输入矩阵为Δx'd＝[Δx'1,Δx'2,…,Δx'm]， 并形数据矩阵 矩阵中Pz为前m‑1个数据序列构成的数据矩阵， Fz为后m‑1个数据序列构成的数据矩阵； 构造状态空间模型Ad＝FzV‑1Σ‑1U*， 式中， U和V为 酋矩阵， ∑为奇异值对角矩阵； 对Ad进行特征分解为， Advj＝ μjvj j＝1,…,N， 式中， μj为 的特征值， vj为对应特征向 量， vj∈CN； 对离散特征值 μ进行 连续化处理， 式中， ΔT为采样间隔， λ为连续特 征值。 3.根据权利要求1所述的一种基于模态特征提取的电网等效惯量评估方法， 其特征是： 所述步骤三的获得的特 征值及特 征向量对转子运动方程进行重构方法包括以下步骤， 步骤一、 对系统中N个区域电网转速及功率变化量进行采样， 将采样数据排序后， 得到 如下数据矩阵， 式中， Δωi  m表示第i个区域电网转速变化量的第m个采样数据点， ΔPei m为对应的电 磁功率变化 量采样数据点； 步骤二、 将数据矩阵Δx ′d输入DMD中进行计算， 得到系统特征值和特征向量； 对量测量 Δx′进行重构， 结果 为， 式中， λj为DMD提取的第j个特征值， vωj， vPj分别为第j个特征向量中与Δω(t)和ΔPe (t)相对应的部分vωj， vPj∈CN， Δω(0)和ΔPe(0)分别为对应量测量的初始值；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115545502 A 2步骤三、 将所述步骤一公式代入所述步骤二公式中对线性化后的转子运动方程进行重 构， 重构后的方程组为， 式中， wj为特征值λj与量测量初始值Δx ′(0)的乘积； Δω(t)和ΔPe(t)在时间上同步， 任意时间t时刻， 等 号两侧的时域项 相同， 将其消去后为， 存在N个区域电网的惯量及阻尼系数共计2N个待求量， 电力系统中， 特征值及特征向量 对应机电振 荡模态， 为复数； 系数矩阵OM， OD和OP中的元素为复矩阵， 通过实部和虚部正交投 影将原方程组进行解耦， 方程组维数扩展至2N， 式中OrM， OrD， OrP为原系数矩阵的实部， OiM， OiD， OiP为原系数矩阵的虚部； 重新构建后新方程组的方程数与待求量个数相同， 求解方程组； 通过解算这一方程组 获得N个区域电网惯量及阻尼系数。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115545502 A 3