基于数据驱动的电力系统动态等值方法研究
发布时间：2020-12-26 10:33
提出一种基于数据驱动的电力系统动态等值方法。根据发电机同调关系与节点间电气距离,明确网络划分原则;以所研究区域边界母线电压及联络线功率作为输入,辨识外部区域等值发电机的暂态电抗;以等值发电机有功输出与原始系统联络线有功功率误差最小为目标函数,基于最小二乘辨识等值发电机的惯性常数TJ和阻尼系数D,进而构建等值系统;以动曲线均方根误差及拟合度指标,定量评价等值系统;最后将所提方法应用于修改的IEEE-68节点测试系统和张北四端柔性直流电网工程,结果验证了所提方法的正确性和有效性。
【文章来源】：电网技术. 2020年08期 北大核心
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
修改后16机68节点测试系统Fig.4Modified16-machine68-bustestsystem表1ΔU≥UT节点Tab.1BusofΔU≥UT故障母线ΔU≥UT节点编号
3052陈厚合等：基于数据驱动的电力系统动态等值方法研究Vol.44No.8建实测动态数据的样本空间。以该样本空间内边界母线电气量信息作为输入辨识外部区域等值发电机参数，进而在PSS/E仿真软件中搭建等值系统模型。系统动态过程受等值发电机惯性水平影响较大，由图5等值发电机惯性常数TJ辨识结果可将研究区域母线分为两部分：1）母线1、9、30-35、38；2）母线40、45—49。图5不同故障下等值机惯性常数辨识结果Fig.5Identifiedresultsofequivalentgeneratorinertiaunderdifferentfaults为提高上述两部分母线故障时动态等值精度，需构建两个等值系统用于研究区域动态特性分析。分别选取各部分中某一母线故障下辨识结果作为系统动态等值参数，结果如表2所示(Sbase=100MVA)。表2等值发电机参数辨识结果Tab.2Identifiedresultsofequivalentgeneratorparameters模型等值发电机dxTJD第(1)部分母线故障等值模型Gequ,B10.0357254.288969.129Gequ,B90.0242146.696723.291第(2)部分母线故障等值模型Gequ,B10.0176145.5341106.3Gequ,B90.0324224.139814.305为考虑外部区域发电机组控制系统对等值模型有效性的影响，在外部区域含有控制系统与不含控制系统时辨识外部区域动态等值参数并构建等值系统(后文简称等值模型1与等值模型2)。同时基于同调等值的传统方法构建外部区域动态等值模型(后文简称传统模型)，等值发电机控制系统模型选取外部区域容量占比最高的发电机组控制系统模型。为比较等值系统代替原始系统进行动态仿真的效果以及等值模型的适应性，在研究区域内不同地点设置故障，具体仿真设置?
第44卷第8期电网技术3053图7发电机有功功率动态特性对比Fig.7Comparisonofactivepowerofgeneratordynamiccharacteristics不考虑控制系统影响等值模型考虑控制系统影响等值模型传统方法等值模型母线33三相短路故障00.30.6RMSE-δG10G11G12G13G14G15G16G10G11G12G13G14G15G1600.10.2RMSE-P发电机发电机图8发电机动态曲线均方根差Fig.8RMSEofgeneratordynamiccurve表3发电机动态曲线拟合度Tab.3Fittingdegreeofgeneratordynamiccurve%状态量δP系统类型等值1等值2传统等值1等值2传统发电机编号G1098.6997.3498.5399.5098.6999.14G1199.6598.7799.6399.8398.9799.70G1299.6696.8299.6099.7699.1399.68G13100.00100.00100.0099.5599.3299.57G1499.1198.9799.0499.8599.8499.80G1598.5798.3598.3999.6999.6999.67G1699.3299.1499.2099.8999.8799.90由图8可以看出：3种等值模型转子角曲线XRMSE均值分别为0.209°、0.394°、0.235°，有功功率曲线XRMSE均值分别为0.049、0.092、0.054pu；在故障1下，未考虑外部区域控制系统影响辨识得到的等值模型均方根误差显著大于传统模型与考虑外部区域控制系统影响的等值模型，等值精度最低。由表3可以看出：3种等值模型保留发电机转子角曲线拟合度均值分别为99.29%/98.49%/99.20%，有功功率曲线拟合度均值分别为99.72%/99.36%/99.64%；等值模型1动态特性与原始系统仿真结果误差最小，证明本文方法在外部区域含有控制系统时构建的等值模型在满足误差要?
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于单机等值与选择模态分析的风电场等值建模方法[J]. 古庭赟,杨骐嘉,林呈辉,刘明顺,顾威,伍华伟,张羽,李宇骏. 电力系统保护与控制. 2020(01)
[2]基于图分割的电力系统同调机群辨识新方法[J]. 李雪,姜涛,陈厚合,李国庆. 中国电机工程学报. 2019(23)
[3]多直流馈入的特高压环网安全稳定控制措施研究[J]. 张正卫,陈得治,卜广全,郭京谊,许占科,宋云亭,吉平,李立新,王青. 电力系统保护与控制. 2019(19)
[4]基于频率相关网络等值和时变动态相量直流模型的机电暂态仿真方法[J]. 丁平,赵敏,田鹏飞,王维熙,徐希望,蔡靖. 电网技术. 2019(05)
[5]含大规模风电的交直流混联系统风险评估方法[J]. 马光,张伊宁,陈哲,何宇斌,郭创新,张金江. 电网技术. 2019(09)
[6]逆变型分布式电源模型的多时间尺度降阶分析及稳定一致性证明[J]. 孟潇潇,周念成,王强钢. 中国电机工程学报. 2018(13)
[7]一种工程实用的电力系统等值方法[J]. 朱琳,葛俊,吴学光,刘栋,张嵩,高路. 电力自动化设备. 2017(09)
[8]含VSC-HVDC的交直流系统电压稳定分析与控制[J]. 陈厚合,黄亚磊,姜涛,李雪,李国庆. 电网技术. 2017(08)
[9]适用于电力电子化电力系统的同调等值判据[J]. 廖书寒,查晓明,黄萌,孙建军,胡伟. 中国电机工程学报. 2018(09)
[10]基于电流轨迹相似度的双馈风电机群电磁暂态同调分群方法[J]. 欧阳金鑫,刁艳波,郑迪,肖超,熊小伏. 中国电机工程学报. 2017(10)
本文编号：2939528
【文章来源】：电网技术. 2020年08期 北大核心
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
修改后16机68节点测试系统Fig.4Modified16-machine68-bustestsystem表1ΔU≥UT节点Tab.1BusofΔU≥UT故障母线ΔU≥UT节点编号
3052陈厚合等：基于数据驱动的电力系统动态等值方法研究Vol.44No.8建实测动态数据的样本空间。以该样本空间内边界母线电气量信息作为输入辨识外部区域等值发电机参数，进而在PSS/E仿真软件中搭建等值系统模型。系统动态过程受等值发电机惯性水平影响较大，由图5等值发电机惯性常数TJ辨识结果可将研究区域母线分为两部分：1）母线1、9、30-35、38；2）母线40、45—49。图5不同故障下等值机惯性常数辨识结果Fig.5Identifiedresultsofequivalentgeneratorinertiaunderdifferentfaults为提高上述两部分母线故障时动态等值精度，需构建两个等值系统用于研究区域动态特性分析。分别选取各部分中某一母线故障下辨识结果作为系统动态等值参数，结果如表2所示(Sbase=100MVA)。表2等值发电机参数辨识结果Tab.2Identifiedresultsofequivalentgeneratorparameters模型等值发电机dxTJD第(1)部分母线故障等值模型Gequ,B10.0357254.288969.129Gequ,B90.0242146.696723.291第(2)部分母线故障等值模型Gequ,B10.0176145.5341106.3Gequ,B90.0324224.139814.305为考虑外部区域发电机组控制系统对等值模型有效性的影响，在外部区域含有控制系统与不含控制系统时辨识外部区域动态等值参数并构建等值系统(后文简称等值模型1与等值模型2)。同时基于同调等值的传统方法构建外部区域动态等值模型(后文简称传统模型)，等值发电机控制系统模型选取外部区域容量占比最高的发电机组控制系统模型。为比较等值系统代替原始系统进行动态仿真的效果以及等值模型的适应性，在研究区域内不同地点设置故障，具体仿真设置?
第44卷第8期电网技术3053图7发电机有功功率动态特性对比Fig.7Comparisonofactivepowerofgeneratordynamiccharacteristics不考虑控制系统影响等值模型考虑控制系统影响等值模型传统方法等值模型母线33三相短路故障00.30.6RMSE-δG10G11G12G13G14G15G16G10G11G12G13G14G15G1600.10.2RMSE-P发电机发电机图8发电机动态曲线均方根差Fig.8RMSEofgeneratordynamiccurve表3发电机动态曲线拟合度Tab.3Fittingdegreeofgeneratordynamiccurve%状态量δP系统类型等值1等值2传统等值1等值2传统发电机编号G1098.6997.3498.5399.5098.6999.14G1199.6598.7799.6399.8398.9799.70G1299.6696.8299.6099.7699.1399.68G13100.00100.00100.0099.5599.3299.57G1499.1198.9799.0499.8599.8499.80G1598.5798.3598.3999.6999.6999.67G1699.3299.1499.2099.8999.8799.90由图8可以看出：3种等值模型转子角曲线XRMSE均值分别为0.209°、0.394°、0.235°，有功功率曲线XRMSE均值分别为0.049、0.092、0.054pu；在故障1下，未考虑外部区域控制系统影响辨识得到的等值模型均方根误差显著大于传统模型与考虑外部区域控制系统影响的等值模型，等值精度最低。由表3可以看出：3种等值模型保留发电机转子角曲线拟合度均值分别为99.29%/98.49%/99.20%，有功功率曲线拟合度均值分别为99.72%/99.36%/99.64%；等值模型1动态特性与原始系统仿真结果误差最小，证明本文方法在外部区域含有控制系统时构建的等值模型在满足误差要?
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于单机等值与选择模态分析的风电场等值建模方法[J]. 古庭赟,杨骐嘉,林呈辉,刘明顺,顾威,伍华伟,张羽,李宇骏. 电力系统保护与控制. 2020(01)
[2]基于图分割的电力系统同调机群辨识新方法[J]. 李雪,姜涛,陈厚合,李国庆. 中国电机工程学报. 2019(23)
[3]多直流馈入的特高压环网安全稳定控制措施研究[J]. 张正卫,陈得治,卜广全,郭京谊,许占科,宋云亭,吉平,李立新,王青. 电力系统保护与控制. 2019(19)
[4]基于频率相关网络等值和时变动态相量直流模型的机电暂态仿真方法[J]. 丁平,赵敏,田鹏飞,王维熙,徐希望,蔡靖. 电网技术. 2019(05)
[5]含大规模风电的交直流混联系统风险评估方法[J]. 马光,张伊宁,陈哲,何宇斌,郭创新,张金江. 电网技术. 2019(09)
[6]逆变型分布式电源模型的多时间尺度降阶分析及稳定一致性证明[J]. 孟潇潇,周念成,王强钢. 中国电机工程学报. 2018(13)
[7]一种工程实用的电力系统等值方法[J]. 朱琳,葛俊,吴学光,刘栋,张嵩,高路. 电力自动化设备. 2017(09)
[8]含VSC-HVDC的交直流系统电压稳定分析与控制[J]. 陈厚合,黄亚磊,姜涛,李雪,李国庆. 电网技术. 2017(08)
[9]适用于电力电子化电力系统的同调等值判据[J]. 廖书寒,查晓明,黄萌,孙建军,胡伟. 中国电机工程学报. 2018(09)
[10]基于电流轨迹相似度的双馈风电机群电磁暂态同调分群方法[J]. 欧阳金鑫,刁艳波,郑迪,肖超,熊小伏. 中国电机工程学报. 2017(10)
本文编号：2939528
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlilw/2939528.html
教材专著
