基于WAMS的

電力系統(tǒng)仿真參數(shù)準(zhǔn)確度研究指導(dǎo)老師：童陸園 教授謝小榮 博士研究生：史東宇報(bào)告內(nèi)容：?jiǎn)栴}背景及研究意義研究現(xiàn)狀綜述問(wèn)題描述及解決方案初步仿真結(jié)果有待研究的幾個(gè)問(wèn)題工作計(jì)劃問(wèn)題背景及研究意義隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真技術(shù)開(kāi)始大量運(yùn)用。但是人們對(duì)于仿真本身的驗(yàn)證確是很少的。目前影響仿真結(jié)果準(zhǔn)確度的主要因素有兩個(gè)：一個(gè)是發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)的參數(shù)和負(fù)荷模型及其參數(shù)；另一個(gè)是動(dòng)態(tài)等值問(wèn)題。模型與參數(shù)對(duì)于仿真結(jié)果起著同樣重要的作用。而傳統(tǒng)的觀念卻更加偏重于模型研究，這種偏見(jiàn)造成目前對(duì)獲取準(zhǔn)確參數(shù)的研究大大落后于對(duì)模型和方法的研究。問(wèn)題背景及研究意義以1996年8月10日的美國(guó)西部電力系統(tǒng)大停電事故為例，研究人員把仿真結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)兩者相差很大。研究發(fā)現(xiàn)主要是模型和參數(shù)與實(shí)際不符，造成的仿真結(jié)果錯(cuò)誤。經(jīng)過(guò)修改電網(wǎng)中元件的模型與參數(shù)，最終使仿真曲線與實(shí)測(cè)曲線比較好的擬合上了。問(wèn)題背景及研究意義可見(jiàn)，PSS參數(shù)的不正確使得仿真得出了與事實(shí)完全相反的結(jié)論。PSS參數(shù)整定錯(cuò)誤也是由于負(fù)荷模型和參數(shù)不夠準(zhǔn)確造成的。問(wèn)題背景及研究意義WSCC事故研究說(shuō)明：

1、電力系統(tǒng)暫態(tài)仿真程序的算法是正確的，電網(wǎng)內(nèi)元件模型和參數(shù)的選擇會(huì)對(duì)仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性產(chǎn)生極大影響。

2、現(xiàn)有的模型和參數(shù)與實(shí)際之間可能存在非常大距離。研究現(xiàn)狀綜述離線試驗(yàn)方法難以得到元件各種工況下運(yùn)行參數(shù)的準(zhǔn)確值。比如發(fā)電機(jī)的離線試驗(yàn)就會(huì)忽略掉飽和、渦流等重要問(wèn)題。在線參數(shù)辨識(shí)同樣存在問(wèn)題：在線辨識(shí)往往把外域系統(tǒng)等效為無(wú)窮大系統(tǒng)，或假設(shè)其參數(shù)已知。這在仿真中可以實(shí)現(xiàn)，而在顯示中則不能適用。而且在線辨識(shí)還存在擾動(dòng)太大，或自身抗干擾能力問(wèn)題及收斂問(wèn)題未能完全解決。目前，還沒(méi)有在線辨識(shí)完全成功的報(bào)導(dǎo)。研究現(xiàn)狀綜述目前仿真參數(shù)準(zhǔn)確度的研究還處于起步階段。1999年8月才發(fā)表了第一篇真正意義上的關(guān)于仿真驗(yàn)證的文章。在國(guó)外，雖然還沒(méi)有形成系統(tǒng)的理論。但是已經(jīng)有了相關(guān)內(nèi)容的研究報(bào)導(dǎo)。比如對(duì)美國(guó)西部系統(tǒng)1996年兩次大事故的仿真研究等等。研究現(xiàn)狀綜述在國(guó)內(nèi)，這方面的研究也不是很多。賀仁睦教授分別在2000年和2004年發(fā)表了《電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真準(zhǔn)確度的探究》和《電力系統(tǒng)精確仿真與負(fù)荷模型實(shí)用化》兩篇關(guān)于仿真準(zhǔn)確度研究的文章，并且在第二篇文章中提出了具體的操作流程。賀仁睦教授的研究側(cè)重點(diǎn)主要是負(fù)荷的模型與參數(shù)。研究現(xiàn)狀綜述賀仁睦教授所提出來(lái)的操作流程如下：

1、對(duì)所有的參數(shù)都測(cè)量或者校核一遍，建立本系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)模型參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)。

2、對(duì)每一個(gè)參數(shù)加以評(píng)估，并給定一個(gè)地位：不可變或可變及其可變范圍。

3、用這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的模型、參數(shù)進(jìn)行仿真，并與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)比較。

4、根據(jù)靈敏度計(jì)算結(jié)果制定模型、參數(shù)的修正原則和策略。

5、根據(jù)仿真與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)之差，按修正原則和策略修正模型和參數(shù)。

6、記錄每個(gè)參數(shù)每次修改的情況，得到參數(shù)修改軌跡。

7、如果每次修正都是單方向的，繼續(xù)原來(lái)的修正員和策略，如果修正軌跡來(lái)回波動(dòng)，則需要研究并修訂修正原則和策略。問(wèn)題描述及解決方案簡(jiǎn)單的說(shuō)，就是在已知發(fā)生故障后的實(shí)測(cè)曲線情況下，通過(guò)修改仿真程序里面某些模型的參數(shù)，使得仿真曲線與實(shí)測(cè)曲線盡量一致。問(wèn)題描述及解決方案大擾動(dòng)動(dòng)態(tài)過(guò)程數(shù)據(jù)采集（事故或試驗(yàn)）。對(duì)某一故障通過(guò)修改參數(shù)進(jìn)行多次仿真，并做頻譜分析。由頻譜分析的結(jié)果，擬合出單一參數(shù)（例如負(fù)荷比例）對(duì)單一目標(biāo)（例如曲線頻譜在某頻率下的幅值）的曲線。對(duì)實(shí)測(cè)曲線進(jìn)行頻譜分析，并以此為目標(biāo)，用迭代法計(jì)算出各個(gè)參數(shù)的數(shù)值。問(wèn)題描述及解決方案當(dāng)然應(yīng)該說(shuō)明的是，從嚴(yán)格的意義上講，只有完成電網(wǎng)對(duì)所有可能穩(wěn)態(tài)情況下、所有可能出現(xiàn)故障的仿真計(jì)算，并且與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)擬合上，才能認(rèn)為該電網(wǎng)現(xiàn)有的模型和參數(shù)與實(shí)際100％吻合，在這個(gè)基礎(chǔ)上所做的仿真100％可信。而實(shí)際上，這顯然是不可能的。我們所能做的是在現(xiàn)有數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)仿真來(lái)修改模型參數(shù)，提高其有效性。問(wèn)題描述及解決方案在1990年全國(guó)電網(wǎng)計(jì)算討論會(huì)上，負(fù)荷、勵(lì)磁系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)及原動(dòng)機(jī)的調(diào)速器這四項(xiàng)模型和參數(shù)測(cè)試被列未當(dāng)前電網(wǎng)計(jì)算中急需解決的課題，這就是所謂的“四大參數(shù)辨識(shí)”。它們的結(jié)果在電力系統(tǒng)穩(wěn)定計(jì)算中起著至關(guān)重要的作用，對(duì)仿真結(jié)果影響最大。問(wèn)題描述及解決方案發(fā)電機(jī)五階模型方程及參數(shù)含義可考慮修改參數(shù)：D、Tj

問(wèn)題描述及解決方案綜穩(wěn)程序1型調(diào)壓器模型框圖可考慮修改參數(shù)：Kf、Tf、Te問(wèn)題描述及解決方案綜穩(wěn)程序PSS模型框圖及參數(shù)含義可考慮修改參數(shù)：Kw、Tp、Kv問(wèn)題描述及解決方案綜穩(wěn)程序調(diào)速系統(tǒng)（以水輪機(jī)為例）模型框圖及參數(shù)含義問(wèn)題描述及解決方案綜穩(wěn)負(fù)荷靜態(tài)模型綜穩(wěn)負(fù)荷動(dòng)態(tài)模型負(fù)荷靜態(tài)分為靜態(tài)模型和動(dòng)態(tài)模型可考慮修改參數(shù)：靜態(tài)模型參數(shù)和負(fù)荷比例初步仿真結(jié)果本算例是在IEEE的標(biāo)準(zhǔn)10機(jī)39節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)下完成。所設(shè)故障為2-1線路2%處AB短路接地，時(shí)間為1-1.2秒。仿真的負(fù)荷模型采用的是阻抗加發(fā)電機(jī)的模型，阻抗比例分別采用0％、10％、20％、30％、50％、70％和100％。采集的數(shù)據(jù)包括故障最近的發(fā)電機(jī)功角、機(jī)端電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率以及幾個(gè)主要發(fā)電機(jī)和負(fù)荷的電壓。用來(lái)分析的數(shù)據(jù)均是結(jié)果中故障結(jié)束后的部分。從結(jié)果來(lái)看，發(fā)電機(jī)功角的效果最明顯，所以主要用發(fā)電機(jī)功角進(jìn)行說(shuō)明。初步仿真結(jié)果IEEE的標(biāo)準(zhǔn)10機(jī)39節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)接線圖初步仿真結(jié)果發(fā)電機(jī)（節(jié)點(diǎn)30）電壓曲線初步仿真結(jié)果發(fā)電機(jī)（節(jié)點(diǎn)30）有功功率曲線初步仿真結(jié)果發(fā)電機(jī)（節(jié)點(diǎn)30）功角曲線初步仿真結(jié)果發(fā)電機(jī)功角曲線經(jīng)FFT分析結(jié)果初步仿真結(jié)果頻率為零處幅值的變化：0％10％20％30％50％70％100％幅值9240.98172.78051.57981.77848.27724.17500.1頻率為零處幅值的變化：0％10％20％30％50％70％100％頻率1.23241.30551.34151.43301.51021.54011.5755初步仿真結(jié)果最小二乘法擬合結(jié)果（階次為2）初步仿真結(jié)果初步結(jié)論：功角曲線主要集中在頻率較低的部分，高頻對(duì)應(yīng)的幅值幾乎為零，可以忽略。每條曲線的頻譜里都有頻率為零的部分，而且幅值很大。我理解這應(yīng)該是仿真曲線中每個(gè)值的累加結(jié)果，可以代表仿真曲線均值的大小和走向。除了頻率為零的分量以外，還有幾個(gè)頻率較低的主要分量，頻譜的幅值都是在某個(gè)頻率達(dá)到峰值。經(jīng)對(duì)比可知，這個(gè)頻率就在功角曲線振蕩的頻率附近，而且其大小可以反映曲線振蕩的大小。特點(diǎn)是隨著負(fù)荷中阻抗比例的提高，達(dá)到峰值對(duì)應(yīng)的頻率也逐漸增高，幅值逐漸變大。有待研究的幾個(gè)問(wèn)題進(jìn)行頻譜分析的算法有很多種，除了最基本的FFT以外，還有擴(kuò)展Prony算法等等。需要選用合適的算法。進(jìn)行迭代計(jì)算時(shí)，目標(biāo)函數(shù)的確定。參數(shù)靈敏度問(wèn)題的分析。不同參數(shù)之間相關(guān)性的問(wèn)題。工作計(jì)劃2004.9－2004.10完成文獻(xiàn)綜述與開(kāi)題報(bào)告2004.10－20