[发明专利]一种电网频率动态过程仿真轨迹的校正方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电网频率动态过程仿真轨迹的校正方法，特别涉及一种基于禁忌搜索的电网频率动态过程仿真轨迹校正方法。

背景技术

电网频率是电力系统的重要参数，也是衡量电能质量的主要指标之一。当电力系统受到大机组跳闸、联络线跳线或者大容量负荷投切等扰动时，由于系统有功功率平衡遭到破坏，引起系统频率发生变化继而发生频率动态过程。当系统频率变化较大时，将会给电力系统带来明显的不利影响，甚至导致频率稳定破坏事故的发生。尽管互联系统的容量越来越大，发生全局性频率崩溃的概率越来越小，但一旦发生后果将更加严重。因此深入研究电力系统功率频率特性、分析影响系统功率频率特性的因素，对电力系统的规划、运行及控制具有重要的理论和现实意义。

对电力系统频率动态过程的研究主要有以下几种方法：

(1).频域的方法，通常经过线性化处理后采用频域变换的方法分析频率动态过程。这种方法适用分析频率过程的初始和稳态值，但难以对中间的动态过程进行分析，同时采用线性化方法适用小扰动情况，不能计及系统非线性特性。

(2).等值的方法，如非均匀线等值，实质也是一种频域的方法，用于分析扰动后系统各地区频率动态过程的空间分布现象及特点。基于频率同调的动态等值方法可以简化系统分析规模，但这种等值是在仿真之后根据轨迹特征而进行的等值。通常等值后会丢失系统部分信息，降低分析结果的准确性。

(3).数值仿真方法，根据电力系统的物理特点建立数学模型，利用数值仿真分析系统的动态行为是被广泛采用的一种有效方法。模型的正确选择以及参数的准确性将直接关系分析结果的正确性。

目前，对实际电网频率的分析和计算，主要采用数值仿真的方法。通常在电力系统仿真软件中建立起电网及各电气元件的仿真模型，根据电网的运行方式和故障形式，进行电力系统动态仿真，得到电网频率的动态特性轨迹。系统运行人员在这些仿真曲线基础上，进一步来分析电力系统功率频率特性、研究系统运行方式、整定低频减载方案和评价各种调频调压措施等工作。因而，保证频率仿真轨迹的准确性和与实际系统的一致性至关重要。

数值仿真结果的准确性取决于系统模型和参数，然而系统规模庞大，对每个元件模型和参数的准确性都进行校验是不可能的，在量测手段不充分的条件下也是不现实的。由于仿真方法本身的局限性，频率仿真轨迹与实测轨迹往往存在较明显的偏差，在某些情况下，仿真轨迹和实际的频率动态特性甚至出现严重不符。这使人们反思所建立仿真系统的真实性，以及用这样的工具研究系统频率动态过程的可靠性。为了使仿真轨迹和实际频率动态轨迹相一致，一些电力工作者利用系统功率脱落事件下的真实频率轨迹为依据，对影响系统频率特性的参数进行调整，使得频率仿真轨迹逼近真实的频率轨迹。已有的研究工作表明，系统发电机的惯性时间常数、调速器参数、负荷的相关参数等对频率特性曲线均具有一定的敏感性和调整作用，通过对这些参数的调整，可以起到对仿真轨迹的校正作用。然而，这种方法在实际电力应用中遇到很多困难。首先对仿真轨迹和实测轨迹的接近程度，仅依靠经验和对曲线形状的简单判断，缺乏依据；同时对某些参数的调整范围已经脱离实际的物理意义，不符合电力系统运行的实际情况；最后调整的过程无规律，依靠经验和参数对频率轨迹灵敏度的简单判断。上述缺点使得这种频率仿真轨迹调整方法在实际电力系统应用中遇到很大的困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电网频率动态过程仿真轨迹的校正方法。本发明在电网模型和参数准确条件下，以事故下系统真实的频率轨迹作为参照依据，对调速器参数在其可行的范围内进行调整，使得仿真轨迹逼近真实的频率轨迹；建立误差评价模型，通过轨迹误差评价函数，来评价频率轨迹的逼近程度；通过禁忌搜索，来调整相关参数，从而实现对频率仿真轨迹的有效校正。

为实现上述目的本发明采用的的技术方案为：一种电网频率动态过程仿真轨迹的校正方法，包括以下步骤：

步骤1)通过故障录波器获取多个电网功率脱落事件的频率实测轨迹；

步骤2)在电力系统仿真软件中建立仿真模型和输入参数，获得电网动态过程频率仿真轨迹；

步骤3)根据步骤1)和步骤2)建立频率仿真轨迹和实测轨迹相近度的数学评价体系；所述数学评价体系概括为如下内容：

①定义频率动态过程仿真轨迹和实测轨迹接近度的特征指标，包括初始频降差值，频降斜率差值，回升频率差值，频率轨迹最大差值，频率轨迹平均差值；

②依据上述特征指标，建立频率仿真轨迹和实测轨迹误差评价函数；