专利名称：一种电网频率动态过程仿真轨迹的校正方法
技术领域：
本发明涉及一种电网频率动态过程仿真轨迹的校正方法，特别涉及一种基于禁忌搜索的电网频率动态过程仿真轨迹校正方法。
背景技术：
电网频率是电力系统的重要参数，也是衡量电能质量的主要指标之一。当电力系统受到大机组跳闸、联络线跳线或者大容量负荷投切等扰动时，由于系统有功功率平衡遭到破坏，引起系统频率发生变化继而发生频率动态过程。当系统频率变化较大时，将会给电力系统带来明显的不利影响，甚至导致频率稳定破坏事故的发生。尽管互联系统的容量越来越大，发生全局性频率崩溃的概率越来越小，但一旦发生后果将更加严重。因此深入研究电力系统功率频率特性、分析影响系统功率频率特性的因素，对电力系统的规划、运行及控制具有重要的理论和现实意义。对电力系统频率动态过程的研究主要有以下几种方法(1).频域的方法，通常经过线性化处理后采用频域变换的方法分析频率动态过程。这种方法适用分析频率过程的初始和稳态值，但难以对中间的动态过程进行分析，同时采用线性化方法适用小扰动情况，不能计及系统非线性特性。(2).等值的方法，如非均勻线等值，实质也是一种频域的方法，用于分析扰动后系统各地区频率动态过程的空间分布现象及特点。基于频率同调的动态等值方法可以简化系统分析规模，但这种等值是在仿真之后根据轨迹特征而进行的等值。通常等值后会丢失系统部分信息，降低分析结果的准确性。(3).数值仿真方法，根据电力系统的物理特点建立数学模型，利用数值仿真分析系统的动态行为是被广泛采用的一种有效方法。模型的正确选择以及参数的准确性将直接关系分析结果的正确性。目前，对实际电网频率的分析和计算，主要采用数值仿真的方法。通常在电力系统仿真软件中建立起电网及各电气元件的仿真模型，根据电网的运行方式和故障形式，进行电力系统动态仿真，得到电网频率的动态特性轨迹。系统运行人员在这些仿真曲线基础上， 进一步来分析电力系统功率频率特性、研究系统运行方式、整定低频减载方案和评价各种调频调压措施等工作。因而，保证频率仿真轨迹的准确性和与实际系统的一致性至关重要。数值仿真结果的准确性取决于系统模型和参数，然而系统规模庞大，对每个元件模型和参数的准确性都进行校验是不可能的，在量测手段不充分的条件下也是不现实的。 由于仿真方法本身的局限性，频率仿真轨迹与实测轨迹往往存在较明显的偏差，在某些情况下，仿真轨迹和实际的频率动态特性甚至出现严重不符。这使人们反思所建立仿真系统的真实性，以及用这样的工具研究系统频率动态过程的可靠性。为了使仿真轨迹和实际频率动态轨迹相一致，一些电力工作者利用系统功率脱落事件下的真实频率轨迹为依据，对影响系统频率特性的参数进行调整，使得频率仿真轨迹逼近真实的频率轨迹。已有的研究工作表明，系统发电机的惯性时间常数、调速器参数、负荷的相关参数等对频率特性曲线均具有一定的敏感性和调整作用，通过对这些参数的调整，可以起到对仿真轨迹的校正作用。 然而，这种方法在实际电力应用中遇到很多困难。首先对仿真轨迹和实测轨迹的接近程度， 仅依靠经验和对曲线形状的简单判断，缺乏依据；同时对某些参数的调整范围已经脱离实际的物理意义，不符合电力系统运行的实际情况；最后调整的过程无规律，依靠经验和参数对频率轨迹灵敏度的简单判断。上述缺点使得这种频率仿真轨迹调整方法在实际电力系统应用中遇到很大的困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电网频率动态过程仿真轨迹的校正方法。本发明在电网模型和参数准确条件下，以事故下系统真实的频率轨迹作为参照依据，对调速器参数在其可行的范围内进行调整，使得仿真轨迹逼近真实的频率轨迹；建立误差评价模型，通过轨迹误差评价函数，来评价频率轨迹的逼近程度；通过禁忌搜索，来调整相关参数，从而实现对频率仿真轨迹的有效校正。为实现上述目的本发明采用的的技术方案为一种电网频率动态过程仿真轨迹的校正方法，包括以下步骤步骤1)通过故障录波器获取多个电网功率脱落事件的频率实测轨迹；步骤2)在电力系统仿真软件中建立仿真模型和输入参数，获得电网动态过程频率仿真轨迹；步骤幻根据步骤1)和步骤2)建立频率仿真轨迹和实测轨迹相近度的数学评价体系；所述数学评价体系概括为如下内容①定义频率动态过程仿真轨迹和实测轨迹接近度的特征指标，包括初始频降差值，频降斜率差值，回升频率差值，频率轨迹最大差值，频率轨迹平均差值；②依据上述特征指标，建立频率仿真轨迹和实测轨迹误差评价函数；③对多个电网功率脱落事件的实测轨迹和频率仿真轨迹进行上述误差计算，取最大值作为该仿真条件下误差值；步骤4)确定要调整的调速器参数及其可调范围，形成参数变量集合；步骤幻基于禁忌搜索算法，调整参数，通过如下步骤使频率仿真轨迹逼近频率实测轨迹；第一步对调速器参数变量集合进行编码；第二步产生初始解；第三步将单个移动和交换移动分别作用于初始解，得到一组可行的试验解；第四步对上述可行的试验解分别进行频率仿真计算和误差评价计算，从中保留误差最小的试验解；第五步更新禁忌搜索表；第六步更新初始解；第七步判断终止条件若连续几次迭代目标函数值没有改进或达到最大允许迭代次数，则停止计算，输出结果；第八步若没有达到终止条件，重复第三步；步骤6)输出结果，得到调整后的调速器仿真参数，用于频率控制或频率恢复策略。所述获得电网动态过程频率仿真轨迹的过程如下a.在电力系统仿真软件中建立目标网架；b.根据电网实际情况，选取和建立电气元件模型和录入相关参数；c.在仿真软件中设置运行方式；d.在仿真软件中设置故障；e.运行电力系统仿真软件，得到频率仿真轨迹。所述的数学评价体系为a.将各特征指标定义如下初始频降差值为发生故障后频率初始下降到最低点，频率实测轨迹和仿真轨迹的频率差值；为保证频率实测轨迹频降最低点高于仿真轨迹频率，定义差值函数为f
权利要求
1.一种电网频率动态过程仿真轨迹的校正方法，其特征在于包括以下步骤 步骤1)通过故障录波器获取多个电网功率脱落事件的频率实测轨迹；步骤2)在电力系统仿真软件中建立仿真模型和输入参数，获得电网频率动态过程仿真轨迹；步骤幻根据步骤1)和步骤幻建立频率仿真轨迹和实测轨迹相近度的数学评价体系； 所述数学评价体系概括为如下内容①定义频率动态过程仿真轨迹和实测轨迹接近度的特征指标，包括初始频降差值，频降斜率差值，回升频率差值，频率轨迹最大差值，频率轨迹平均差值；②依据上述特征指标，建立频率仿真轨迹和实测轨迹误差评价函数；③对多个电网功率脱落事件的实测轨迹和频率仿真轨迹进行上述误差计算，取最大值作为该仿真条件下误差值；步骤4)确定要调整的调速器参数及其可调范围，形成参数变量集合；步骤幻基于禁忌搜索算法，调整参数，通过如下步骤使频率仿真轨迹逼近频率实测轨迹；第一步对调速器参数变量集合进行编码； 第二步产生初始解；第三步将单个移动和交换移动分别作用于初始解，得到一组可行的试验解； 第四步对上述可行的试验解分别进行频率仿真计算和误差评价计算，从中保留误差最小的试验解；第五步更新禁忌搜索表； 第六步更新初始解；第七步判断终止条件若连续几次迭代目标函数值没有改进或达到最大允许迭代次数，则停止计算，输出结果；第八步若没有达到终止条件，重复第三步；步骤6)输出结果，得到调整后的调速器仿真参数，用于频率控制或频率恢复策略。
2.根据权利要求1所述的一种电网频率动态过程仿真轨迹的校正方法，其特征在于 所述获得电网动态过程频率仿真轨迹的过程如下a.在电力系统仿真软件中建立目标网架；b.根据电网实际情况，选取和建立电气元件模型和录入相关参数；c.在仿真软件中设置运行方式；d.在仿真软件中设置故障；e.运行电力系统仿真软件，得到频率仿真轨迹。
3.根据权利要求1所述的一种电网频率动态过程仿真轨迹的校正方法，其特征在于 所述的数学评价体系为a.将各特征指标定义如下初始频降差值为发生故障后频率初始下降到最低点，频率实测轨迹和仿真轨迹的频率差值；为保证频率实测轨迹频降最低点高于仿真轨迹频率，定义差值函数为f =I实测值-仿真值；实测值-仿真值乏0 ^"ioo；实测值-仿真值<0频降斜率频降斜率指频率开始下降到最低点的曲线斜率，这个值由初始频降与初始频降时间计算得到；频降斜率差值为仿真轨迹频降斜率和实测轨迹频率斜率差值的绝对值； 回升频率回升频率指频率下降到最低点后频率回升所达到的最大值； 回升频率差值为频率仿真轨迹和实测轨迹回升频率差值的绝对值； 频率轨迹最大差值为频率仿真轨迹和实测轨迹在时间轴上的最大差值的绝对值； 频率轨迹平均差值为频率曲线所有时间点上频率仿真轨迹和实测轨迹频率差值的均方差；上述特征量通过存储在计算机中的频率曲线数据，进行计算得到；b.某一故障条件下的频率实测轨迹和仿真轨迹的误差评价函数定义如下 fe=s (X1T^X2T2+". λητη)式一式一中f；为误差评价函数；T代表某个特征指标；λ表征相应特征指标在误差评价函数中的权重系数；Π为所考虑的特征指标的个数；c.在具有多个实际电力系统功率脱落事件下的实测频率轨迹的条件下，需要分别对多个功率脱落事件的实测轨迹和仿真轨迹进行上述误差计算，取数值最大者作为仿真轨迹和实测轨迹的误差值；该误差值具体计算公式如下Fe = max (fel, fe2, . . . fem)式二式二中Fe为在一组确定的调速器参数条件下，仿真轨迹和实测轨迹的误差；m为考虑的系统功率脱落事件下的实测频率轨迹个数。
4.根据权利要求1所述的一种电网频率动态过程仿真轨迹的校正方法，其特征在于 所述的调速器仿真参数的调整，是指在电网模型和参数准确的前提下，对调速器相关参数进行小范围调整，改变频率仿真曲线的特性和形状，得到与实际电力系统情况相符的仿真轨迹。
5.根据权利要求1所述的一种电网频率动态过程仿真轨迹的校正方法，其特征在于 所述的对参数变量集合进行编码，包括a.对某一可调参数，根据参数的可调节范围，把该参数间隔的进行离散化，形成该参数的待选集和；b.对该参数待选集和中的每个元素，进行二进制编码；若某参数T的二进制编码对应的十进制数为d，则有
6.根据权利要求1所述的一种电网频率动态过程仿真轨迹的校正方法，其特征在于 所述的产生初始解，包括a.对可调参数变量集合，赋予初值；b.把该参数集合在电力系统动态仿真软件中进行修正；c.针对不同的运行方式和故障条件，进行计算，得到不同功率脱落事件下的频率仿真轨迹；d.计算在该参数值下，频率仿真轨迹和实测轨迹的误差函数值；e.把参数的初值向量写成二进制编码。
7.根据权利要求1所述的一种电网频率动态过程仿真轨迹的校正方法，其特征在于 所述的将单个移动和交换移动分别作用于初始解，包括a.单个移动随机选取码串的某一位进行取反操作；b.交换移动随机选取码串的某两位进行取反操作；c.将两种移动分别作用于当前解，从而得到一组调速器参数向量的试验解。
8.根据权利要求1所述的一种电网频率动态过程仿真轨迹的校正方法，其特征在于 所述的可行试验解，包括a.该试验解不在禁忌搜索表中；b.该试验解虽然在禁忌表中，但已满足释放准则。
9.根据权利要求1所述的一种电网频率动态过程仿真轨迹的校正方法，其特征在于 对上述可行的试验解分别进行频率仿真计算和误差评价计算，从中保留误差最小的试验解；包括a.取某一个可行的试验解，通过其二进制编码，计算参数数值；b.在电力系统仿真程序的调速器模型参数中，按上述数值进行修改；c.在仿真程序中设置和功率脱落事件对应的运行方式和故障，进行仿真计算，得到相应的频率仿真轨迹；d.计算误差评价函数；e.与原有的评价函数值作比较，保留函数值最小者和相对应的参数值；f.重复至a，直到所有试验解都计算完毕。
10.根据权利要求1所述的一种电网频率动态过程仿真轨迹的校正方法，其特征在于 所述的更新禁忌搜索表，包括a.将实现了的移动的反方向移动记录到禁忌表中；b.禁忌表采用先进先出的管理方式。
全文摘要
本发明提出一种电网频率动态过程仿真轨迹的校正方法。其步骤包括获取电网功率脱落事件的频率实测轨迹；在电力系统仿真软件中建立目标电网的仿真模型和录入参数，得到频率仿真轨迹；建立仿真轨迹和实测轨迹相近度的数学评价体系；确定要调整的调速器参数及其可调范围；基于禁忌搜索算法，调整参数，使频率仿真轨迹和实测轨迹具有较好的接近度。本发明采用的方法，能够使电网频率仿真轨迹逼近系统的实测频率轨迹，为电力系统的频率控制和低频减载方案提供依据，提高电力系统运行的稳定性和可靠性。
文档编号G06F17/50GK102542076SQ201010581568
公开日2012年7月4日 申请日期2010年12月9日 优先权日2010年12月9日
发明者刘劲松, 史喆, 叶鹏, 张德惠, 张涛, 李剑峰, 王刚, 陶家琪 申请人:东北电力科学研究院有限公司, 辽宁东科电力有限公司