【摘要】：動態(tài)仿真是研究電力系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)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(kuò)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(yán)重。因此,對外部系統(tǒng)進(jìn)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(fù)雜度的提升和各類新技術(shù)的廣泛應(yīng)用,電力系統(tǒng)設(shè)備精確建模的難度增大。此外,出于保護(hù)商業(yè)機(jī)密的考慮,地區(qū)電力公司難以獲取其他電網(wǎng)的實(shí)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(yīng)的實(shí)時量測已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。估計等值法利用系統(tǒng)實(shí)時擾動的量測數(shù)據(jù)對區(qū)域電網(wǎng)進(jìn)行系統(tǒng)辨識,能夠快速準(zhǔn)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(lǐng)域的熱點(diǎn)。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(shí)用性進(jìn)行了分析。具體研究內(nèi)容及結(jié)果如下:(1)提出了一種基于帶時延的相關(guān)性指標(biāo)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(gòu)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(zhuǎn)化為離散系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模問題從物理到數(shù)學(xué)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(xiàng)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(xiàn)中僅利用邊界節(jié)點(diǎn)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(guān)性指標(biāo)來研究聯(lián)絡(luò)線功率與研究系統(tǒng)內(nèi)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(fù)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(yàn)證做好理論基礎(chǔ)。最后,以IEEE39節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)為例,建立外部系統(tǒng)動態(tài)等值模型,驗(yàn)證了該模型的穩(wěn)定性和理想準(zhǔn)確度。(2)建立了動態(tài)等值模型的仿真實(shí)現(xiàn)方法,在此基礎(chǔ)上分析了模型階數(shù)、模型輸入項(xiàng)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�(shí)際應(yīng)用時,需要編寫自定義程序設(shè)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(diǎn)模型為測試系統(tǒng),通過時域仿真驗(yàn)證了等值模型的有效性。在此基礎(chǔ)上分析了模型階數(shù)和模型輸入項(xiàng)個數(shù)對等值模型時域估計效果的影響,從而指導(dǎo)模型參數(shù)優(yōu)化設(shè)置。針對實(shí)際PMU量測步長不能達(dá)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(xiàng)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(jìn)一步明確等值模型的實(shí)際適用范圍。(3)分析了基于相關(guān)性指標(biāo)的信號選擇方法的魯棒性,通過時域仿真驗(yàn)證了等值模型對不同預(yù)想故障和不同系統(tǒng)運(yùn)行方式下的適應(yīng)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(guān)性指標(biāo)的輸入信號選擇方法進(jìn)行了魯棒性分析,找出了適合用于模型訓(xùn)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(diǎn)位置是否靠近邊界聯(lián)絡(luò)線對四種不同預(yù)想故障進(jìn)行再分類,對等值模型的適應(yīng)性進(jìn)行了詳細(xì)分析,驗(yàn)證了等值模型在不同預(yù)想故障下的適應(yīng)性。通過提取系統(tǒng)的整體負(fù)荷水平作為描述系統(tǒng)運(yùn)行方式變化的變量,驗(yàn)證了等值模型對系統(tǒng)不同負(fù)荷水平下運(yùn)行方式變化的適應(yīng)性。
【圖文】：

？時間延遲逡逑圖２－３相關(guān)性系數(shù)隨時間延遲變化逡逑由圖２－３可以看出，相關(guān)性指標(biāo)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(guān)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(guān)性指標(biāo)在時延為２６時幾乎為０，而在時延為７時達(dá)到－０．６７。逡逑從理論上來講，相關(guān)性指標(biāo)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(guān)性系數(shù)法篩選合理的輸入項(xiàng)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(guān)性指標(biāo)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(yīng)基本能夠反逡逑映原系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)，等值精度較高，非邊界量的估計響應(yīng)與實(shí)際響應(yīng)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(fù)功率的估計效果比辨識過程中與實(shí)逡逑際響應(yīng)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(cè)的逡逑外部輸入項(xiàng)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(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TM73

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2674409