一种改进的电力系统动态安全域拟合构造方法
【专利摘要】本发明公开了一种改进的电力系统动态安全域拟合构造方法，包括：步骤1、建立实际电力系统动态模型、确定所求动态安全域对应的故障、并预设功率注入节点的有功功率上下限作为动态安全域边界上临界点的搜索范围；步骤2、利用拟正交选点法及所述搜索范围，确定临界点搜索的初值，分别以不同初值为基准，沿不同搜索方向搜索临界点；步骤3、利用步骤2得到的临界点及总偏回归平方和方法对功率注入变量进行筛选；步骤4、删除步骤2所得临界点中与步骤3所筛选掉的功率注入节点对应的有功功率注入值；步骤5、以拟合优度指标为标准，将不同初值下的临界点进行组合拟合，从而得到超平面表达式。采用本发明方法能够构造出更加合理、可靠、准确的超平面方程。
【专利说明】一种改进的电力系统动态安全域拟合构造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电力系统稳定性领域，尤其涉及一种电力系统动态安全域拟合构造方法。
【背景技术】
[0002]域的方法是同目前广泛使用的逐点法完全不同的全新的方法学。电力系统动态安全域定义为事故前电力系统注入功率空间上的集合，对于域内的任意一点，在发生给点事故后，系统均能维持其暂态稳定性。大量的研究显示，电力系统动态安全域边界上的点在一定范围内基本上可以用一个超平面来表示，由于超平面形式的动态安全域边界是工程实用范围内的近似表示，因此我们称之为实用的动态安全域。电力系统实用动态安全域可由描述各节点注入功率上、下限的垂直于坐标轴的超平面和描述暂态稳定性临界点的超平面围成。动态安全域的复杂计算可以离线完成，在线应用时只需针对既定事故选择相应的动态安全域，判断故障前的功率注入是否在安全域内，即可判断系统的暂态稳定性。此外，动态安全域还能给出注入功率在域内的位置信息，根据运行点距离动态安全域边界的距离，运行人员可以判断是增加还是减少发电机出力，增加多少或减少多少，以及判断系统的负荷裕量，在负载过重时进行切负荷操作。
[0003]目前求取动态安全域的方法主要有直接法和拟合法。直接法是利用电力系统的动态方程来解析的求出动态安全域边界的表达式。虽然直接法的计算速度快，但受到所能求解的系统动态模型限制以及计算方法的保守性，所求出的动态安全域边界误差较大。拟合法是目前构造动态安全域边界最可信的方法，该方法针对实际的电力系统建立系统模型，再利用数值仿真得到大量动态安全域边界上的临界功率注入点，最后通过最小二乘法拟合得到电力系统的动态安全域边界。
[0004]在用拟合法构造电力系统动态安全域边界时，会发现在动态安全域边界的超平面表达式中部分功率注入节点对应的超平面系数相对于其他节点数值非常小，导致超平面几乎平行于该节点变量对应的坐标轴，并且数值仿真中的误差对该超平面系数的影响很大，其准确性值得商榷，但并不能主观的直接将该节点从超平面方程中直接去除，需要利用合理的方法，根据节点数据对动态安全域边界超平面方程的贡献程度，对该节点进行取舍，以构造更加简洁可靠的电力系统动态安全域边界表达式。
[0005]拟合法求取动态安全域边界时，搜索所用初值采用了拟正交选点法进行确定。在多个初值下求取的动态安全域边界上的临界点，由于初值的不同，因此是分片的。不同初值下的临界点间能否直接组合并拟合成一个超平面，通常是通过拟合后的临界点的最大拟合误差是否在可接受的范围内来判断的。但最大拟合误差并不能够准确的描述临界点在所拟合超平面周围的总体分布情况，而是仅仅表述了某一临界点的情况，因此有可能造成判断结果的不准确，需采用更加合理的指标来对其进行判断。
【发明内容】
[0006]针对上述现有技术，本发明提供一种改进的电力系统动态安全域拟合构造方法，通过对电力系统动态安全域边界拟合过程的改进，引入总偏回归平方和的概念，依据注入功率节点数据对超平面方程的回归贡献量来对节点进行筛选，在不同初值下的临界点的组合拟合过程中，引入拟合优度指标来判断不同初值下的临界点能否拟合成为一个超平面。
[0007]为了解决上述技术问题，本发明一种改进的电力系统动态安全域拟合构造方法，包括以下步骤:
[0008]步骤1、由实际电力系统数据建立与所述实际电力系统匹配的动态模型、确定所需求取的动态安全域Ω所对应的故障线路和故障状态、并预设发电机有功出力范围及负荷节点有功功率上下限；根据预设的发电机有功出力范围及负荷节点有功功率上下限确定动态安全域Ω临界点的搜索范围；
[0009]步骤2、利用拟正交选点法及所述搜索范围，确定实际电力系统功率注入节点的注入功率搜索的初值，分别以所确定的初值为基准值，沿不同的搜索方向通过变步长搜索后得到实际电力系统动态安全域边界上的临界点；
[0010]步骤3、利用步骤2得到的动态安全域边界上的临界点，通过总偏回归平方和方法对所有功率注入节点的功率注入变量P1, P2,…，Pn进行筛选，其中，N为功率注入节点数，假设筛选后的功率注入节点数为M ；
[0011]筛选的过程如下:
[0012]I)定义每个功率注入变量为Pi, i = 1,2,3,……，N，由步骤2搜索得到的所有临界点，利用最小二乘法拟合得到的超平面方程为S1Pfa2P2+*"+aNPN = 1，其中Si为超平面系数；估计整个超平面方程即包括所有自变量Pi回归方程的残差平方和Q:
【权利要求】
1.一种改进的电力系统动态安全域拟合构造方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤1、由实际电力系统数据，建立与所述实际电力系统匹配的动态模型、确定所需求取的动态安全域Ω所对应的故障线路和故障状态、并预设发电机有功出力范围及负荷节点有功功率上下限；根据预设的发电机有功出力范围及负荷节点有功功率上下限确定动态安全域Ω临界点的搜索范围； 步骤2、利用拟正交选点法及所述搜索范围，确定实际电力系统功率注入节点的注入功率搜索的初值，分别以所确定的初值为基准值，沿不同的搜索方向通过变步长搜索后得到实际电力系统动态安全域边界上的临界点； 步骤3、利用步骤2得到的动态安全域边界上的临界点，通过总偏回归平方和方法对所有功率注入节点的功率注入变量P1, P2,…，Pn进行筛选，其中，N为功率注入节点数，假设筛选后的功率注入节点数为M ； 筛选的过程如下: 1)定义每个功率注入变量为Pi,i = 1,2,3,……，N，由步骤2搜索得到的所有临界点，利用最小二乘法拟合得到的超平面方程为= 1，其中％为超平面系数；估计整个超平面方程即包括所有自变量Pi回归方程的残差平方和Q:
【文档编号】G06F17/50GK104008275SQ201410190356
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年5月7日 优先权日:2014年5月7日
【发明者】曾沅, 朱文峰, 秦超, 礼晓飞 申请人:天津大学, 中国电力科学研究院