电力系统动态等值研究方法综述

随着电力系统规模的扩大,进行电力系统稳定分析已十分的困难.动态等值技术能够在保留原始系统特性的前提下简化网络结构,减少计算量,因此在电力系统稳定分析中得到广泛应用.为此,从基本思想、方法步骤、优缺点以及发展现状4个方面,分别对同调等值法、模式等值法和估计等值法3种动态等值方法进行了综述,提出估计等值法将是动态等值方法发展的趋势,而神经网络由于其良好的非线性逼近能力和不需要预先建立具体模型的优点将在估计等值法中得到推广.     

电力系统常用动态等值方法的比较与改进

为提高EMS的精度和实用性,对动态等值方法进行详细研究.该文主要对同调等值法和估计等值法的优缺点、发展的现状和前景进行了比较,最后采用一种基于改进的免疫算法的估计等值法对实际大电网进行估计等值.通过与最小二乘法比较发现,基于改进的免疫算法的动态等值方法精度较高,效果良好,能够很好地满足工程应用的要求.     

3区域互联电力系统动态等值的辨识方法

对大型电力系统采用动态等值可以显著降低计算量，并能突出主要特征。动态等值的同调等值法和模式等值法大都用于离线分析，在线动态安全分析常需要对外部系统作在线的动态等值，这时需要采用辨识等值方法：先确定系统等值模型，模型参数通过辨识获得。现代电力系统中越来越多的区域形成互联，对多区域互联电力系统的动态等值研究变得尤为重要，但以往的文献都是针对2区域系统。文中给出了3区域互联电力系统的动态等值模型，分析了模型的可辨识性，从理论上证明了：充分利用扰动前、后的稳态条件和动态过程，等值模型中所有参数均是可以辨识的。在可辨 识性分析的基础上，运用进化策略法进行模型的参数辨识，最后通过系统仿真加以验证，算例结果表明了等值模型的有效性和其参数辨识的可行性。     

基于多层次启发式动态规划算法的电力系统动态等值

针对电力系统运行工况变化后动态等值系统响应精度不够的问题,提出一种基于多层次启发式动态规划(Global representation heuristic dynamic programming,GrHDP)算法的动态等值方法。该方法在基于同调等值得到的模型的基础上,在等值边界上加入基于GrHDP算法的动态补偿环节,实时补偿同调等值系统与原系统间动态特性的差额,从而实现精确跟踪原系统的动态特性。以10机39节点系统为例进行仿真研究,结果表明:在不同运行工况、故障方式和故障地点下,基于所提算法的动态等值系统相比传统的同调等值能更精确地跟踪原系统的动态特性。     

一种工程实用的电力系统等值方法

硬件在环试验中,为了兼顾仿真规模和交直流相互影响,需要对交流系统进行等值。基于等值前后系统短路容量一致原理,提出一种新型交流大电网等值方法。根据等值节点的短路电流构建等值发电机的额定容量及并网阻抗参数;根据短路电流大小与系统动态特性强弱关系,提出一种基于短路电流贡献率的新判据;采用该判据选择等效发电机的主导控制器类型,并计算控制器的参数;对静态Ward等值进行修正,消除负电阻及发电机有功输出为负的情况。通过算例对比等值前后系统电压、功率流动、短路容量以及故障后动态响应特性,验证了所提方法的有效性。     

电力系统动态等值的在线测辨研究（II）：辨识方法及仿真检验

动态等值的同调等值法和模式等值法大都用于离线分析,在线动态安全分析了常需要对外部系统作在线的实时动态等值。由于系统的结构,运行工况多变,一般不可能离线先作等值后再在线调用,因此,在可辨识性分析的基础上,引进全局性好,鲁棒性强的进化策略辨识方法用于电力系统动态等值的在线测辨,华中电网的实际仿真应用表明：进化策略法具有较高的精度和较少的计算量,适合于动态等值参数辨识。     

电力系统动态等值的在线测辨研究(Ⅰ)——模型及其可辨识性

对大型电力系统采用动态等值可以大大降低计算量,并能突出主要特征。给出两种动 态等值模型,提出并研究动态等值模型的可辨识性问题,既具有重要理论意义,又有实用价 值。结果表明：仅利用扰动前及扰动中的测量数据,等值模型有些参数不可辨识。进而提出 增加后稳态作为附加条件,使其所有参数均可辨识。     

电力系统短路实用快速等值计算法

导出了复杂大型电力系统中任意子网络短路电流周期分量起始值的实用快速等值计算方法并根据已算出的单相接地短路各序网电流电压的分布,可快速算出其余各型短路的各序网的电流电压分布。还导出了复杂系统中电源对短路点转移电抗的快速计算,据此可用运算曲线法快速算出短路后t(t>0)时刻的短路电流周期分量。     

基于联络线动态潮流的动态等值方法

本文提出了一种时域内基于联络线动态潮流等值方法，数值实验表明这种方法具有很高的等值精度和实用价值。     

电力系统动态等值中原动机调速系统聚合的研究

动态等值中进行原动机调速系统聚合时,如果各模型不相同,采用加权求和法所得聚合模型阶次很高。为此,提出采用统一的标准传递函数作为等值原动机调速系统模型的结构,采用频域最小二乘法获得等值原动机调速系统模型的参数。这种方法可以适应各种原动机调速系统,而且聚合后的应用也很方便。仿真算例结果表明,采用适当阶次的标准传递函数作为等值模型,聚合前后原动机调速系统的特性非常接近,由此验证了模型和方法的有效性和适用性。     

负荷动态模型集结

对电力系统动态负荷模型的集结进行了探讨和总结。考虑到噪声的未知特性,用辅助变量法对实测的负荷数据进行参数估计。并提出了用于三种情况下的基于参数辨识的模型集结方法：同一母线负荷模型集结,考虑线路阻抗的负荷模型集结和利用典型负荷模型参数集结。     

一种工程实用的动态等值方法

研究同时包含特高压交流和特高压直流华东电网的动态特性有必要搭建电磁仿真平台.为提高电磁平台仿真效率,在保持电网原有动态特性的前提下,在机电暂态仿真环境下对原有网络中非关注的和低电压等级网络分别进行了等值,从而达到缩减规模的目的.采用同调等值法进行外网等值,基于受扰轨迹主导群方法识别同调群,并通过弱化励磁系统调压能力和调整原动机调速系统的调频能力,对等值机的参数进行了修正.对低电压等级网络等值时,首次提出了按与直流关联紧密程度不同而采用不同的工程实用等值方法,兼顾了等值效果和仿真效率.     

电力系统动态仿真中模型参数不确定性的定量分析

由于电力系统动态仿真模型中负荷参数存在不确定性,这使仿真结果的可信度受到影响。在研究负荷参数不确定时,采用传统蒙特卡罗分析法仿真次数过多、仿真时间过长,而采用轨迹灵敏度法又不能给出参数不确定性影响的定量表示。因此采用了一种将轨迹灵敏度法与概率分配法相结合的方法,定量分析负荷参数的不确定性对动态仿真结果的影响。在4机2区域系统上的仿真结果表明,该方法不仅能够快速分析对仿真结果影响较大的主导参数,而且能够直接输出响应与主导参数之间建立的最合适阶次的多项式关系,定量分析参数的不确定性。因此文中方法能够快速清晰地量化出主导参数的不确定性与系统稳定度之间的关系。     

基于同调性的电动机动态聚合方法

电动机参数对电力系统仿真精度具有突出的影响,文中提出了一种电动机的动态聚合方法.该方法直接从电动机的机电模型出发,以机电模型方程中的时间常数等系数与初始滑差组成特征向量,采用模糊聚类方法将电动机进行分组;然后,对每组中电动机机电模型微分方程中的系数加权平均,得到一个聚合电动机三阶机电模型微分方程中的系数;最后,根据等值前后电动机吸收的有功、无功不变的准则,计算得到聚合后电动机的所有阻抗、初始滑差、惯性时间参数.算例表明该方法在动态过程中的误差较小,能够提高仿真精度.     

基于机电距离的聚类方法在动态等值中的应用

系统动态等值是在保持适当精度的前提下提高分析速度的有效措施之一。文中综合利用系统各单元间电气和机械距离、系统参数以及各种典型扰动作用下的暂态响应曲线,提出了新的动态等值方法。该方法根据系统各单元间机电距离的量化指标,应用离差平方和方法对初始系统进行聚类分析;然后根据聚类结果将系统划分成内、外部子系统,并对外部系统进行参数等值,得到与初始系统等价的简化系统。10机39母线新英格兰系统的验算结果表明,所提出的动态等值方法较好地保留了外部系统对研究系统动态行为的影响,有效地简化了初始系统。     

电力系统在线动态安全评价的一种快速数值积分方法

本文提出了一种基于特殊二阶微分方程数值积分的预估──校正法，并利用稀疏向量法和补偿法进行电力系统动态安全评价的快速方法。计算量分析表明，对每一预想事故进行暂态稳定分析所需的积分运算时间不超过一次ＰＱ解耦潮流计算中迭代时间的两倍．６３机和４５机系统的计算结果表明，所提方法准确、可靠，对每一预想事故进行暂态稳定分析的平均时间少于一次ＰＱ解耦潮流计算，具备在线实现动态安全评价的能力．     

互联电网的多端等值方法及其误差分析

为满足含多馈入直流的交直流电力系统等值分析需要,提出了多端等值法。对等值过程中可能出现的误差进行了分类和分析,揭示了多端等值法的2类非线性误差产生机理：系统状态量变化可引起非线性误差和外网注入功率变化可引起非线性误差。提出了减小误差的改进方案,并在广东电网等值分析中得到应用。基于PSCAD/EMTDC平台搭建了等值模型,对等值前后系统进行了潮流和短路计算对比分析,验证了所提方法的正确性和有效性。     

基于相关发电机识别的动态等值法的算例仿真

对具有庞大规模的现代电力系统进行暂态稳定计算时,计算存储量大,计算时间长。因而采用基于相关发电机识别的动态等值法对电力系统进行化简以克服上述问题。该方法利用相关的充要条件对相关发电机进行判定,从而达到简化网络的目的。算例中等值网络的节点数目、支路数目、发电机数目和负荷数目大约只有原始网络的50%,用等值网络进行暂态稳定计算大约可以节省一半的计算时间,且计算结果的精确度完全满足工程的需要。     

求解电力系统动态安全域的改进解析法

电力系统动态安全域是电力系统安全性研究的重要方面,其解析法求解速度很快,但误差较大。大量计算发现,解析法求得的安全域边界超平面系数和传统的拟合法求得的系数之间有较强的相关性,据此提出了求解电力系统动态安全域的改进解析法。首先在一个临界注入点处通过解析法计算得到一组平面系数,然后根据相关性和其它临界注入点的安全性信息,得到该组系数与真实值之间的偏移值,最后得到该系数的改进值。该方法在保留解析法快速性特点的基础上,显著减小了计算误差。用新英格兰10机39节点系统算例进行验证,最大误差由改进前的4.08%减小到0.50%,表明所提方法是有效的。