电力体系动态等值的人工智能方式的研究

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1、电力体系动态等值的人工智能方式的研究第一章绪论1.1研究意义随着经济的迅速发展，电力系统也正迅速向多机、大电网、交直流混合输电及大区域电网互联运行的趋势发展，这样使得电力系统离线分析在仿真计算的维度和复杂度上都面临着很大的困难，对于在线分析如EMS（EnergyManagementSystem）等在速度和精度上更是提出了更高的要求。因此对系统进行必要的简化，是十分必要也是十分迫切的。实际上，对一个大的电力系统进行研究时往往只是对其中的某区域感兴趣，称之为研究系统或内部系统，而离感兴趣的区域较远的区域，研究中只需要考虑其对研究系统的影响，对其内部具体的结构不必详尽描述，因此

2、可作适当地降阶及简化，以节省研究的人力物力，这种作为简化的区域称之为外部系统。在保留原研究系统不变，而对外部系统在保证其对研究系统的动态影响不发生畸变的前提下，进行简化的过程，称为动态等值[1]。对电力系统进行动态等值不仅能够突出主要矛盾，节省人力物力，也大大提高了EMS的精度和实用化程度。随着电力系统的不断扩大，未来的电力系统的仿真计算、稳定分析等研究、甚至实时安全分析都将会越来越依赖于动态等值的发展。动态等值可以大大地简化网络，减少计算机内存和计算时间，不仅适用于交流网络，也适用于交直流混合网络[26]和风电场[27]。目前的动态等值方法主要有基于同调概念的同调等值法

3、[2~20]，基于线性化状态方程和特征值分析的模式等值法[21，22]和基于在线测量和参数估计的估计等值法[23~29]。1.2同调等值法1.2.1基本原理同调(coherency-based)等值法是一种基于发电机同调概念的等值方法，将满足同调条件的发电机等值成一台发电机。同调等值法主要适用于电力系统离线大扰动下的暂态稳定分析。同调等值法的研究很早，从20世纪70年代开始，大的突破始于美国的SCI在EPRI支持下一个用于暂态稳定研究的基于同调判别的动态等值的项目，它是根据暂态稳定时域仿真所得的转子摇摆曲线判别同调，结果在发电机母线聚合、网络化简及同调机群动态聚合方面卓有

4、成效。另一个突破性项目是用于暂态稳定研究的动态等值，其特点是通过对简化的线性化系统模型加大扰动，计算转子摇摆曲线，以此判别同调机群，因而不需要先对原系统作暂态稳定时域仿真，因此可以大大节省时间，使动态等值可以在小计算机上实现，实际上此时的同调等值是在线性化系统模型的情况进行识别的，已经出现了与模式等值结合的趋势。同调等值法的过程可以分为以下几个步骤：①划分研究区域和外部区域，等值过程中需保留研究区域不变，仅对外部区域作等值简化；②判别外部区域中的同调(同摆)发电机群(设研究区域中发生大扰动)；③对同调发电机母线作合并简化；④母线化简；⑤同调发电机作动态聚合，得聚合后等值机

5、的参数。1.2.2优缺点同调等值法的优点：物理透明度大，可直接用于暂态稳定分析，适应系统的非线性和大扰动，且可以适用于大规模系统等值，速度很快，动态等值精度控制较方便等。同调等值法存在的缺点：同调机群的划分和扰动的地点、类型等因素有关；网络化简、移相变压器的消去会对动态过程带来一定误差；另外，同调发电机聚合较复杂，且有一定拟合误差等。同调等值法己在电力系统中广泛应用，发展已经比较成熟，很多仿真软件中均有同调等值的功能。在国外有DYNEQ和DYNRED。在国内，中国电力科学研究院与清华大学于1990研究开发了与BPA程序接口的动态等值程序(PSEDP)，采用的是同调等值法，

6、后来于1997年进一步改进，增加了等值机组的次暂态模型[l4]。第二章系统元件模型和辨识理论2.1引言估计等值法是建立在系统的外部系统响应数据的基础上，对外部系统进行估计，是建立外部系统模型的过程。本章将介绍外部系统等值模型的建立的基础理论，包括模型的建立方法和电力系统的基本元件模型，作为估计等值方法的基础研究。2.2模型概述模型就是把实际的物体中的本质部分用直观的信息形式进行表达。常用的模型可分为物理模型和数学模型两大类。物理模型是根据相似原理构成的一种物理模拟，例如水力学模型、电力系统动态模拟等；数学模型是指以数学表达式来描述过程的动态特征，在时域上常用的形式有代数方

7、程、微分方程、差分方程、状态方程等。两种模型的形式不同，其研究的方式也相异。物理模型通常通过模型试验来达到动态特性的研究，例如在动态模拟实验室，可以进行电力系统各种动暂态过程的模拟试验，从而来分析其动态性能;而数学模型则需通过数字仿真计算来阐述动态过程。在电力系统中随着规模的不断扩大和计算技术的不断发展，物理仿真已经越来越不能满足要求，采用数学仿真进行动态计算也越来越显示出其优越性。数学模型的建立通常有两个途径[30-47]：按物理机理建模[32,37,40]和按辨识建模。2.2.1物理机理建模适用于对物理机理了解较透彻的学科