专利名称：一种用于电力系统动态仿真验证的广域模式分析方法
技术领域：
本发明所属的技术领域为电力系统动态仿真验证领域。
背景技术：
电力系统动态仿真是人们认识大型电力系统动态行为的基本工具，它涉及到电力系统规划、设计、运行和控制多个方面，例如电力系统调度中心编制的运行方式需要进行稳定性校验，控制措施的提出和实施需要验证其有效性，而这些都离不开电力系统动态仿真，不精确的动态仿真会造成系统建设中不必要的增加投资或运行、控制中的潜在危险。广域测量系统Wide Area Measurement System，WAMS可以提供系统受到扰动后 PMU安装节点的量测数据，如母线电压幅值和相角、线路功率、发电机功角等，这使得通过实测数据评价整个电力系统的动态仿真精度成为可能。一些实践或试验表明，某些电力系统的动态仿真输出轨迹与系统遭受到扰动后的量测记录数据之间有很大误差，在一些极限情况下甚至会有质的差异，说明当前的动态仿真是不准确的。这给电力系统工程人员的决策带来了困难，严重威胁了电力系统的安全经济运行。因此亟需一种能够有效提高电力系统动态仿真精度的方法。在系统建模过程中，仿真模型的校核Verification与验证Validation是必不可少的工作环节。一般而言，模型的校核是为了保证仿真模型在应用时仿真算法的有效性和程序编写的正确性，模型的验证是为了保证仿真模型能够正确的反映真实系统的行为。在二十世纪六七十年代，随着计算机技术的发展，电力科技工作者对电力系统的动态仿真软件做了大量研究工作，仿真算法等已经基本成熟。电力系统动态仿真有效性研究主要针对动态仿真模型的验证。电力系统动态仿真的模型验证工作是在元件和系统两个层次进行的，下面分别介绍这两个层次的发展情况。电力系统由同步发电机、原动机及调速系统、励磁系统、电力网络、电力负荷等元件组成，各个元件模型参数的有效性决定了整个电力系统仿真的有效性。在二十世纪六七十年代，电力网络、同步发电机、调速器、励磁系统等元件的建模工作都得到了很大的发展，电力负荷由于其一定的随机性、多样性、分散性等特点，其建模工作处于停滞状态，电力系统工业界一般采用恒功率、恒阻抗、恒电流或等值电动机等简化的模型。为了推进负荷建模的研究工作，1976年美国电力科学研究院组织了庞大的研究计划，在美国和加拿大同时展开，分别开展基于元件的统计综合法和基于量测的总体测辩法的研究，使负荷建模工作有了新的发展。近十几年来，国际上发生了几次大停电事故，通过对比仿真输出轨迹和量测数据分析说明了当前采用的负荷模型不合适，并通过调整负荷等元件的模型和参数使得仿真与实测趋于吻合。这使人们进一步认识到了负荷建模的重要性，掀起了新一轮的负荷建模研究和实践热潮，特别对于负荷建模的总体测辩法，由于具有负荷一定的随机性、多样性、分散性等特点，使其在负荷辨识节点所表现出的动态特性具有时变性和空变性。为了提高某节点负荷模型对该节点负荷时变动态特性的描述能力，基于负荷测辩装置安装节点的多次扰动记录数据，在分析利用负荷动态特性时变规律的基础上，应用统计方法可以提高该节点所辨识出负荷模型及其参数的描述能力；然而对于大型电力系统，难以在每个等值负荷节点处都安装测辩装置，由于各节点的负荷组成成份不同，导致了各个节点的负荷动态特性的不同，因此不能简单的将一个节点的动态负荷模型直接应用于其它节点。为了得到大型电力系统各个节点的负荷模型，提出了统计综合法与总体测辩法相结合的大型电力系统负荷建模方法，首先应用某测辩装置安装节点所辨识出的负荷模型参数及该节点的负荷组成成份，得到适用于该地区的典型负荷成份的负荷模型参数，再根据其它负荷节点的负荷组成成份的统计数据，应用典型负荷成份的负荷模型参数，基于统计综合法的原理得到这些负荷节点的负荷模型参数。负荷建模工作的进展有效的提高了动态仿真的精度，但负荷建模工作中为解决负荷时变性所采用的统计方法，大区电网负荷建模过程中对各个节点负荷组成成份的统计调查，都会给动态仿真带来一定的误差，且耗费大量的人力物力，目前多数电网仍全网采用统一相同的负荷模型。为了进一步提高电力系统动态仿真的准确度，电力系统工作人员会在系统发生扰动后，基于扰动时各个节点的实测数据，对当前动态仿真结果作进一步的对比验证，即系统层次的动态仿真模型参数验证，并通过调整元件的模型及参数减小仿真轨迹与实测轨迹之间的误差。系统层次的模型参数调整方法可以描述为如下的优化问题。电力系统各个元件的模型结构都得到了成熟的发展，不妨假设动态仿真误差是由元件的模型参数不准确引起的。设大型电力系统中各个PMU所记录的量测轨迹为Yjt)，(i =l，2，L，n)，与YJt)相对应的动态仿真输出轨迹为yi(t)，设Kt)与yi(t)之间的误差为 li(t) =Yi (t)-Yi (t), (i = ^，!^，系统中动态元件的模型参数为)^，(k= l，2，L，p ;p 为元件个数，1 = 1,2, L, qk;qk为第k个元件的参数个数)。以国内某大区电网为例，该大区电网有同步发电机170台左右，220kV等级的等值负荷有380个左右，另外还有调速器、励磁系统等元件，以每个元件模型有10个参数为例，则系统中动态元件的参数约为8900个； 若只计及功角轨迹，则系统中的动态轨迹个数约为170条。在某一扰动下，ξ At)可以表示为系统中动态元件参数的函数。
权利要求
1. 一种用于电力系统动态仿真验证的广域模式分析方法，其特征是，它包括以下步骤·1.设已知的实测轨迹为系统中各发电机相对功角5^0,(1= 1,2,1^11-1),其中η为发电机台数，元件的模型参数向量为
全文摘要
本发明涉及一种用于大型电力系统动态仿真验证的模糊分块方法，针对大型电力系统动态仿真不够精确的问题，并且考虑到大型电力系统量测数据和模型参数数量巨大的特点，本发明定义了用以表示模型参数对电力系统时空动态特性影响的广域模式，针对某一类电力系统元件，基于对不同节点该元件模型参数广域模式的聚类分析，得到模型参数与电力系统时空动态特性之间的模糊映射关系，根据映射关系的强弱，基于量测数据对系统中该元件的模型参数分块校正，并给出了分块校正的优先级顺序；本发明为大型电力系统动态仿真验证提供了一种有效的方法，应用此方法可以提高大型电力系统的动态仿真精度。
文档编号H02J3/00GK102280883SQ201110238678
公开日2011年12月14日 申请日期2011年8月19日 优先权日2011年8月19日
发明者严干贵, 侯凯元, 刘家庆, 吴应林, 吴远志, 周莹, 孟令愚, 安军, 徐兴伟, 李宇龙, 李泽宇, 杨宁, 王肇光, 王钢, 穆钢, 解红永, 贾伟, 邵广惠, 郭艳娇, 陈亁, 陈阔, 陶家琪, 马新, 高德宾 申请人:东北电力大学, 东北电网有限公司