【摘要】：動態(tài)仿真是研究電力系統(tǒng)動態(tài)響應特性的重要手段。隨著現(xiàn)代電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展和擴大,全系統(tǒng)仿真模型的規(guī)模越來越大,動態(tài)仿真計算量巨大,耗時嚴重。因此,對外部系統(tǒng)進行合理動態(tài)等值,降低外部系統(tǒng)的仿真計算量,是提高區(qū)域電網(wǎng)動態(tài)仿真速度的重要途徑。隨著電網(wǎng)復雜度的提升和各類新技術的廣泛應用,電力系統(tǒng)設備精確建模的難度增大。此外,出于保護商業(yè)機密的考慮,地區(qū)電力公司難以獲取其他電網(wǎng)的實時數(shù)據(jù)。這些因素使得依賴于全系統(tǒng)仿真模型的傳統(tǒng)動態(tài)等值方法受到限制。隨著同步相量測量裝置(Phasor Measurement Units,PMUs)和廣域測量系統(tǒng)(Wide-AreaMeasurementSystem,WAMS)的快速發(fā)展,對電力系統(tǒng)動態(tài)響應的實時量測已經(jīng)實現(xiàn)。估計等值法利用系統(tǒng)實時擾動的量測數(shù)據(jù)對區(qū)域電網(wǎng)進行系統(tǒng)辨識,能夠快速準確地描述外部系統(tǒng)的動態(tài)特性,適用于電力系統(tǒng)在線動態(tài)安全分析和評估,成為動態(tài)等值研究領域的熱點。在此背景下,本文研究了基于廣域量測和回歸分析的非電路模型動態(tài)等值方法,并通過時域仿真對等值模型的有效性和實用性進行了分析。具體研究內容及結果如下:(1)提出了一種基于帶時延的相關性指標的輸入信號選擇方法,建立了基于ARX模型的電力系統(tǒng)動態(tài)等值方法。為了構建合適的基于非電路模型的動態(tài)等值模型,研究了將電力系統(tǒng)動態(tài)等值問題轉化為離散系統(tǒng)數(shù)學建模問題從物理到數(shù)學的過程,并根據(jù)仿真中電力系統(tǒng)的特性選擇了帶外部輸入項的自回歸模型(ARX)。在建立等值模型的過程中,針對現(xiàn)有文獻中僅利用邊界節(jié)點電氣量模擬外部系統(tǒng)動態(tài)的研究現(xiàn)狀,提出了帶時延的相關性指標來研究聯(lián)絡線功率與研究系統(tǒng)內部電氣量的耦合性,并據(jù)此建立了等值模型輸入信號選擇方法,該方法不僅能夠降低等值模型的復雜度還可以提高等值模型的精確程度。根據(jù)系統(tǒng)辨識的一般步驟,形成了 ARX模型辨識的具體算法步驟,為等值模型的時域仿真驗證做好理論基礎。最后,以IEEE39節(jié)點系統(tǒng)為例,建立外部系統(tǒng)動態(tài)等值模型,驗證了該模型的穩(wěn)定性和理想準確度。(2)建立了動態(tài)等值模型的仿真實現(xiàn)方法,在此基礎上分析了模型階數(shù)、模型輸入項個數(shù)和量測數(shù)據(jù)步長對等值模型有效性的影響�；诜请娐纺Ｐ偷墓烙嫷戎捣ㄔ趯嶋H應用時,需要編寫自定義程序設計等值模型與常規(guī)電力系統(tǒng)仿真軟件的接口。本文利用Python語言編寫了 ARX等值模型接入PSS/E仿真軟件的程序接口,以IEEE39節(jié)點模型為測試系統(tǒng),通過時域仿真驗證了等值模型的有效性。在此基礎上分析了模型階數(shù)和模型輸入項個數(shù)對等值模型時域估計效果的影響,從而指導模型參數(shù)優(yōu)化設置。針對實際PMU量測步長不能達到與仿真步長盡量小的情況,先后分析比較了不同PMU量測數(shù)據(jù)步長對等值模型輸入項選擇的影響和仿真估計效果的影響,給出了等值模型對量測數(shù)據(jù)步長的具體限制,進一步明確等值模型的實際適用范圍。(3)分析了基于相關性指標的信號選擇方法的魯棒性,通過時域仿真驗證了等值模型對不同預想故障和不同系統(tǒng)運行方式下的適應性。針對估計等值法中等值模型的建立是基于擾動信息的,對四種典型擾動下基于相關性指標的輸入信號選擇方法進行了魯棒性分析,找出了適合用于模型訓練的動態(tài)數(shù)據(jù)。為了明確等值模型的故障適用范圍,根據(jù)擾動點位置是否靠近邊界聯(lián)絡線對四種不同預想故障進行再分類,對等值模型的適應性進行了詳細分析,驗證了等值模型在不同預想故障下的適應性。通過提取系統(tǒng)的整體負荷水平作為描述系統(tǒng)運行方式變化的變量,驗證了等值模型對系統(tǒng)不同負荷水平下運行方式變化的適應性。
【圖文】：

？時間延遲逡逑圖２－３相關性系數(shù)隨時間延遲變化逡逑由圖２－３可以看出，相關性指標隨時間延遲呈現(xiàn)出周期性波動變化，并且不逡逑同的時間延遲下的相關性系數(shù)變化幅度很大。例如傳輸線上有功功率這一變量，逡逑它與參考量的相關性指標在時延為２６時幾乎為０，而在時延為７時達到－０．６７。逡逑從理論上來講，相關性指標隨時延變化的特性會對模型輸入變量的選擇造成較大逡逑的影響，因此，采用帶時延的相關性系數(shù)法篩選合理的輸入項是必要的。逡逑此外，基于大量的數(shù)據(jù)比較，母線電壓相角這個量與文中的參考輸出信號傳逡逑ｔ邐輸線上有功功率和無功功率的相關性指標整體都呈很低的水平。因此，在后文的逡逑輸入信號選擇過程中，，僅在傳輸線上有功功率、無功功率、母線電壓和頻率這四逡逑種變量中選擇

從圖３－２中可以看出，基于ＡＲＸ等值模型所得系統(tǒng)的動態(tài)響應基本能夠反逡逑映原系統(tǒng)的動態(tài)響應，等值精度較高，非邊界量的估計響應與實際響應擬合程度更高，誤差更小一些。逡逑但等值模型接入ＰＳＳ／Ｅ之后的對邊界復功率的估計效果比辨識過程中與實逡逑際響應的擬合效果要差一些。原因在于，接入ＰＳＳ／Ｅ后，ＡＲＸ模型等號右側的逡逑外部輸入項的數(shù)值是由前一時刻估計出的邊界電氣量的數(shù)值帶入系統(tǒng)中，經(jīng)暫態(tài)逡逑２６逡逑
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TM73

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 田芳;黃彥浩;史東宇;夏天;裘微江;胡曉波;李亞樓;湯涌;周孝信;;電力系統(tǒng)仿真分析技術的發(fā)展趨勢[J];中國電機工程學報;2014年13期

2 彭龍;朱松;徐建源;張杰軍;李家玨;;電力系統(tǒng)外網(wǎng)動態(tài)等值方法研究[J];東北電力技術;2013年11期

3 葛江北;周明;李庚銀;;大型風電場建模綜述[J];電力系統(tǒng)保護與控制;2013年17期

4 安軍;王孜航;穆鋼;初翠平;陳占斌;;基于WAMS測量和戴維南等值的電力系統(tǒng)動態(tài)仿真誤差溯源及可信度驗證方法[J];電網(wǎng)技術;2013年05期

5 鞠平;秦川;黃樺;吳峰;金宇清;;面向智能電網(wǎng)的建模研究展望[J];電力系統(tǒng)自動化;2012年11期

6 劉麗霞;羅敏;李曉輝;劉樹勇;艾芊;王西田;岑海鳳;;電力系統(tǒng)常用動態(tài)等值方法的比較與改進[J];電力系統(tǒng)及其自動化學報;2011年01期

7 蘇勛文;米增強;王毅;;風電場常用等值方法的適用性及其改進研究[J];電網(wǎng)技術;2010年06期

8 李曉露;黃明輝;韋凌霄;劉潤生;趙勇;吳海勇;周R加

本文編號：2674409