电力系统外部网络动态等值.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,*,电力系统外部,网络动态等值及其网络等值方法的探讨,目录,1,、应用背景,2,、基本原理,3,、动态等值方法,4,、总结,一.应用背景,外部系统,内部系统,动态等值,静态等值,暂态过程,稳态潮流,应用动态等值的必要性：,1,、为了提高输电的经济性和可靠性,各电力系统迅速向,多机,，,大电网,交直流联合输电及大区联网,运行发展,这些发展的背后却带来了,离线计算以及计算机分析,的困难。,2,、由于需要考虑,调速器,、,励磁机,、,负荷,等数量巨大的元件,给电力系统稳定分析、建模和控制也增加了新的难度。,动态等值,提高效率,减小网络规模,二.基本原理,动态等值：把一个互联系统划分为,两个子系统,，保留一个稳定运行的系统作为,研究系统,，对该系统作详细,动态研究,，而对距此系统,较远的区域,，研究中只考虑其对研究系统的影响，其内部不必详细描写，可作,降阶及简化,。,动态等值是通过,消除母线,、,分支,和,发电机,来化简复杂系统的过程,在这一过程中最重要的就是要,保留原始系统的特性,。,电力系统含有大量的动态元件：发电机、励磁系统、稳定器、原动机及调速系统和其它稳定控制器。元件的数学模型可以用如下公式表示：,其中，是每个元件的状态量，是每个元件注入网络的电流，是每个元件的节点电压。,二.基本原理,元件的动态响应会改变网络的运行状态，因此上述代数方程式可以并入网络方程公式得：,则系统的数学模型可以表示为,一阶微分方程组,和,代数方程组,如公式,其中，,X,R是降阶前系统的所有状态量，,V,是节点电压向量，,I,是节点注入电流向量。,系统降阶简化后的数学模型如公式如下：,其中,Xr 是降阶后系统的状态量,其数目远小于降阶前原型系统的状态量,即NrN。,V,r是降阶系统的节点电压向量,I,r是降阶系统的节点注入电流向量。,二.基本原理,降阶系统的数学模型和原型系统的数学模型的区别：,系统的,状态量,和,非线性微分方程,数目远小于原型系统。,由于动态等值对,外部系统,进行等值简化,使得等值系统中的,动态元件,数目大大减少,所以大大降低了,等值系统的状态量,和,微分方程,数目。,三.动态等值方法,b)判别外部区域中的同调(同摆)发电机群；,c)对同调发电机母线作合并化简；,d)网络化简；,e)同调发电机作动态聚合，得聚合后等值机的参数。,（,3,）优缺点,优点：是物理透明度大，其等值系统元件模型均为实际电力系统元件模型，使用者可以估计等值的有效性及根据,过去的经验,为远方的电站提供近似的数据，等值机模型适应系统的,非线性,和,大扰动,可直接用于暂态分析。,缺点：依靠,经验,获得的等值模型依靠于选择的扰动地点、类型等因素来决定同调,很难为如何选择一个最合适的扰动制定指导方针。,三.动态等值方法,2.模式等值法,（,1,）思路：基于外部系统,线性化模型和特征值性质,进行降阶的等值简化方法。,（,2,）步骤：,a)划分研究系统和外部系统，并假定研究系统内的扰动对外部系统影响不大，故,外部系统可线性化,；,b)待等值的外部系统只要求保留对,研究系统影响较大的特征根,(一般是低频振荡类型的特征根)，而外部系统中那些频率较高，衰减较快的特征根可以忽略不计,即认为其对研究系统的影响甚小，从而可形成一个,低阶的外部等值系统,。,三.动态等值方法,（,3,）优缺点,优点：克服了同调等值法的一些缺点,不依赖于,选择的扰动,具有严格的数学基础,能够观察在系统中呈现出来的各种振荡模式,物理概念清楚,可对外部系统作高度简化并保留其,主特征根,;,缺点：在等值过程中要形成外部系统的,线性化模型,但是线性化的方法并不能很好地捕捉系统的,复杂动态特性,另一方面,很难决定哪些模式可以,安全消除,。,三.动态等值方法,3.估计等值法,（,1,）思路：基于,参数辨识,的技术，等值模型采用不含有物理等值元件形式的数学模型,如具有递推形式的线性方程，方程的系数未知，记录扰动过程中边界上的交换功率、电流、电压响应,采用,数值拟合方法,，求取,方程系数,，使得按照等值模型求得的,物理量和实测量误差,最小。,（,2,）步骤：,a)求系统的,初始稳态值,；,b)施加扰动,记录,响应,；,c)预估参数值,计算系统矩阵和输出矩阵，得出响应输出值，计算误差函数；,d)根据算法修正参数值，使得误差函数达到最小，得到参数值的最优估计。,三.动态等值方法,（,3,）优缺点：,优点：适用于,在线分析,并不需要,外部系统的详细数据,。,缺点：选择外部系统的等值模型要有,经验性,(,不要太精细,也不要太简化,),，每次迭代修正参数值时，,步长,要确保参数,快速收敛,，又要防止振荡性数值不稳。当采用随机或伪随机扰动进行系统等值时,则要考虑噪声影响并作滤波及相关分析,数学处理较为复杂。,四.总结,同调等值法和模式等值法近,20,年来得到了较快较深入的发展,应用软件也趋于成熟,但是它们,只适用于离线等值,。对于工况多变,结构,多变的系统,要,求实时或准实时,对外部系统进行辨识等值，为此，研究了估计等值法。,估计等值法将是未来动态等值发展的大趋势,如何提高估计等值法的计算精度和克服它依赖于初值的缺点是以后将要研究的方向。,参考论文：,电力系统动态等值研究方法综述 李健 ,陈涵 ,李大路,电网网络等值方法分析与讨论 常喜强,电力系统外部等值网络快速修正方法 刘志文,大规模互联电力系统动态等值方法研究 杨靖萍,电力系统动态等值参数聚合的实用方法 胡杰,谢谢大家！,