基于实测轨迹校正模型参数对电力系统频率动态过程仿真精度的影响

研究电力系统频率动态过程的重要手段是基于数值仿真的方法,但多次事故后仿真复现表明,采用现有的模型及参数无法准确描述实际电力系统的频率动态过程,仿真结果与实测轨迹之间存在明显偏差。文章首先基于WSCC系统,分析不同参数对频率动态过程的影响趋势,并基于东北电网网架结构和实测数据,在复杂多机系统中验证从WSCC系统得出的不同参数物理特性结论。基于实测轨迹并参考参数的物理特性结论校核频率动态过程仿真模型和参数,提高频率动态过程的仿真精度,对于整定低频减载方案,克服以往保守的运行方式等方面提供有效依据。     

使功-频过程仿真轨迹逼近实测轨迹的模型参数调整

现代电力系统调度中心装设的大量量测装置可以记录系统中发生的功率–频率动态过程。采用常规的电力系统元件模型和参数进行数值仿真所得的频率变化曲线与实测曲线偏差较大。作者应用轨迹灵敏度对影响功率-频率动态过程的主要参数进行分析,得出了相应参数对轨迹的主要影响时段及影响程度。调整大区互联电网的参数使动态频率仿真轨迹与实测频率轨迹尽可能接近,并总结了进行参数调整的主要依据,可为根据量测轨迹进行参数识别提供参考。     

电力系统频率动态过程仿真中锅炉动态特性影响研究

在对实际大区域电网进行频率动态过程的研究中发现,仿真所得的频率轨迹与量测装置记录到的实测轨迹偏差较大。解释了轨迹偏差产生的原因和特点,指出仿真系统中所采用的火电机组负荷调节系统模型中未考虑锅炉主蒸汽压力对频率动态过程的影响。根据分析,在仿真系统中自定义了计及锅炉动态特性影响的机组负荷调节系统模型。考虑锅炉动态特性对发电机组输出功率的影响,将模型中锅炉主蒸汽压力侧的影响等效为一阶惯性环节,应用调整后的模型进行仿真计算。为使频率动态过程的仿真轨迹与实测轨迹相接近,进一步修正了惯性环节中的时间常数。     

基于多轨迹特征提取的参数校正策略研究

电力系统动态数值仿真是电力系统动态安全分析和控制的基本工具。数值仿真轨迹与广域测量系统(wide area measurement system,WAMS)测量轨迹不一致,其误差主要表现在仿真轨迹所体现的动态特征与实测轨迹所体现的动态特征不同,使仿真结果难以描述实际系统的动态行为。为此,基于实测轨迹寻找有效的动态特征,并通过分析模型参数变化对轨迹的影响确定仿真误差源,使轨迹的误差直接映射到参数上,实现对模型参数的校正,提高数值仿真的可信度。     

基于PMU实测数据调整发电机模型参数的方法

数值仿真在电力系统动态分析中得到了广泛应用,而事实表明,仿真计算结果与实测结果之间存在较大偏差。文中提出一种基于实测轨迹调整发电机模型参数的方法,定义了衡量实测轨迹与仿真轨迹基本误差的指标体系,根据发电机参数的轨迹灵敏度分析,确定发电机参数的调整方式。两机无穷大动模试验系统的算例分析表明,模型参数调整后的仿真结果能更准确地反映实际电力系统的动态行为,验证了所提出方法的正确性。     

根据量测轨迹计算多机电力系统轨迹灵敏度的新方法

轨迹灵敏度是电力系统动态安全分析的重要工具。文中提出一种多机电力系统中基于轨迹计算轨迹灵敏度的新方法。基于多机电力系统模型,构建了多机电力系统中轨迹和轨迹灵敏度之间的数学关系,提出了基于轨迹的轨迹灵敏度计算方法,仅基于轨迹之间的相互卷积即可直接计算多机系统轨迹对元件参数的灵敏度。对New England 10机39节点系统进行了仿真分析,结果验证了该方法的有效性。基于轨迹的轨迹灵敏度计算方法揭示了电力系统中轨迹灵敏度与轨迹之间的物理联系,可以避免仿真参数的误差对轨迹灵敏度计算的不利影响,为基于轨迹分析电力系统动态行为提供了新的途径。     

基于实测轨迹的频率动态时空分布特性研究

为研究系统的动态频率特性,通过设定频率阈值,在东北地区地理位置图上标记发生故障后不同时刻的频率受扰范围,展示了实测频率时空分布特点;基于实测轨迹研究不同观测点频率轨迹初始频降时刻的延迟时间,分析了地理位置变化对频降最低点、频率变化率、频降斜率的影响程度,揭示了频率动态时空分布特性产生的原因。此外分析了频率动态时空分布特性对系统低频减载方案有效性的影响。研究结果表明,随着时间的推移,受扰动影响的范围逐渐扩大,频率动态轨迹的整体传播趋势和时空分布特点突出,不同地理位置观测点频率动态过程轨迹特征量的差别主要体现在初始频降时刻以及波动前的频降斜率。     

基于实测频率轨迹的机组调速器参数辨识

提出了一种基于实测频率轨迹曲线实现调速系统参数辨识新方法。建立了调速器系统的输入输出模型,并证明了相应参数的可辨识性。通过设计接口直接调用PSASP软件的机电暂态仿真计算模块,获得电力系统受扰之后的仿真频率曲线;进而基于粒子群优化算法对调速器参数进行调节,使得仿真频率曲线与实测频率曲线尽可能接近,从而实现基于实测频率轨迹曲线的发电机组调速系统参数的辨识。实际系统的算例证明了所提出方法的有效性和正确性,同时所设计的接口在一定程度上扩展了PSASP软件的应用范围。     

电力系统频率动态的机理分析及仿真研究

提出一种基于直流潮流的电力系统中频率响应的解析方法.首先,基于建模的基本假设,对系统中各元件模型进行线性化处理,给出推导过程,建立了电力系统的频率动态分析数学模型.根据推导出的频率动态数学模型,通过编程得到 N 节点电力系统频率动态仿真程序,并根据 NewEngland10机39节点标准测试系统数据,仿真分析了不同因素影响下,频率动态的不同变化过程.结果表明,该模型能快速和准确反映电网中频率变化的动态过程和发电 机的惯性效应。     

数据驱动的电力系统动态模型参数误差溯源方法

动态仿真中模型及参数的不准确直接导致仿真轨迹与实测轨迹不一致。电力系统区域大,包含元件众多,如何准确的识别出致差区域是一个难题。文章提出了一种数据驱动的大规模电力系统误差溯源方法,定义了扰动深度指标以及轨迹差异度指标,用以评价元件受扰程度和轨迹差异度,基于指标及其约束条件,给出了主要致差区域的识别方法,用于误差溯源。文章以IEEE 10机39节点仿真系统验证了所提方法的有效性,减少了动态仿真验证的工作代价,为分块解耦提供支持。     

多机电力系统发电机的同步稳定特性分析

为进一步认识发电机同步稳定性特性,基于动态过程的轨迹,分析了多机电力系统的发电机稳定性物理特性及不稳定平衡点特性。用基于全系统状态空间轨迹的动态单一奇点(DIS)研究了系统中各台发电机的详细动态过程,并揭示了基于轨迹的动态单一鞍点(DISP)是发电机失稳时所具有的特性。某6机22节点简化实际系统的算例证实了该研究方法的有效性。     

根据量测轨迹计算轨迹灵敏度的卷积法

轨迹灵敏度刻画系统中某一参数、初始条件发生微小变化时系统动态轨迹的变化程度。轨迹灵敏度已应用于参数辨识、动态安全分析等电力系统研究领域。直接由定义计算轨迹灵敏度通常依赖于数值积分的方法，不仅计算费时，模型和参数的误差会影响轨迹灵敏度的计算结果，而且不能充分揭示轨迹灵敏度的物理本质。文中提出一种基于量测轨迹的轨迹灵敏度计算方法，可以克服上述缺点。将时域响应轨迹变换到复频域后，根据轨迹在复频域上的分析性质，证明了轨迹灵敏度可以表示为系统的阶跃响应轨迹与脉冲响应轨迹的卷积或它们的线性组合。电力系统算例表明所提出的方法简捷、有效、可行。     

能量约束下电力电子并网装备的最优频率控制

大规模新能源并网导致现代电力系统的旋转惯量相对减少,频率动态特性变差。为支撑系统频率,通常要求新能源发电装备具备一定的惯量模拟或一次调频等附加控制功能,但目前在新能源的最优频率支撑方面研究较少。文中以最优控制为切入点,初步探讨了当参与调频的新能源存在能量约束时,作为并网接口的电力电子装备的最优功率支撑轨迹以及近似的最优控制结构。首先,从理论上推导并给出了多机系统的频率共模分量。该共模分量主导了电网的频率跌落特性。然后,基于高斯伪谱法研究了能量约束下电力电子装备在系统频率跌落时的最优支撑轨迹。最后,探索了电力电子并网装备支撑电网频率的最优反馈控制结构,指出虚拟惯量控制加下垂控制近似于最优的控制结构,且在可调用的能量较小时单独使用虚拟惯量控制优于下垂控制。仿真验证了理论分析和所讨论的频率最优控制结构的合理性。     

基于轨迹灵敏度频域特征提取的电力系统仿真误差主导参数识别

电力系统动态仿真中主导参数的准确识别是进行仿真验证的前提,传统方法通过比较各参数的轨迹灵敏度时域特征大小确定主导参数.对此,提出了一种基于轨迹灵敏度频域特征提取的电力系统仿真误差主导参数识别方法.通过分析仿真误差曲线的频域特征,提取误差敏感频点;建立评估参数对轨迹灵敏度频域影响的特征指标,通过指标分析各参数轨迹灵敏度在敏感频点处的频域特性,进而得到仿真误差的主导参数集.采用WSCC 3机9节点系统验证了所提方法的有效性,结果表明所提方法弥补了从时域角度提取轨迹灵敏度信息不充分的不足,可为电力系统仿真验证提供理论支持.     

基于改进轨迹灵敏度指标的动态无功优化配置方法

从轨迹灵敏度指标的物理意义出发,在详细考虑了动态无功补偿设备实际特性的基础上,提出了一种基于改进轨迹灵敏度指标的动态无功优化配置方法。IEEE39节点系统算例和广东电网某区域220 kV网络算例的仿真结果验证了改进指标的有效性。最后,应用改进后的方法对南方电网"西电东送"交流通道的动态无功优化配置问题进行了研究。     

基于改进轨迹灵敏度指标的动态无功优化配置方法

从轨迹灵敏度指标的物理意义出发,在详细考虑了动态无功补偿设备实际特性的基础上,提出了一种基于改进轨迹灵敏度指标的动态无功优化配置方法。IEEE39节点系统算例和广东电网某区域220 kV网络算例的仿真结果验证了改进指标的有效性。最后,应用改进后的方法对南方电网"西电东送"交流通道的动态无功优化配置问题进行了研究。