[发明专利]基于曲面拟合的电力系统节点动态频率响应特性分析方法

说明书

技术领域

本发明属于大电网稳定性的频率响应特性分析技术领域，具体涉及一种基于曲面拟合的电力系统节点动态频率特性分析方法。

背景技术

电力系统频率是电力系统的重要参数，是衡量电力系统电能质量和安全稳定性的重要指标之一。目前电力系统关于节点动态频率响应特性的研究主要集中在对系统故障节点的频率变化或系统平均频率变化进行识别并计算静态频率特性。

静态频率特性记录的是暂态平息后的准稳态值，其频率偏差的最大值与系统紧急控制措施的启动有关；而节点最大动态频率偏差取决于功率扰动的位置、幅度与持续时间，以及系统扰动前的运行方式、功率平衡状态等。实际上在暂态过程中系统各节点的频率变化是非同步的；同时识别出的系统静态频率特性系数只是一个粗糙的数值范围，仅对于频率响应慢过程具有实际意义，而对于紧急控制等频率响应快过程意义不大，无法快速反映不同初始运行方式及扰动状态下节点的动态频率响应特性，因此很难在系统保护及紧急控制等快速过程中得到应用。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种适用于频率响应快过程的、基于曲面拟合的电力系统节点动态频率响应特性分析方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

基于曲面拟合的电力系统节点动态频率响应特性分析方法，包括步骤：

步骤1，获得电力系统的功率频率特性系数仿真值，具体为：

1.1选择监测节点和切机点；

1.2在不同电力系统初始运行状态下，根据设定的切机量在不同切机点切除发电机，通过暂态稳定模拟不同电力系统初始运行状态下不同切机点处采用不同切机量时监测节点处发电机角速度ω，从而获得监测节点处发电机角速度ω变化曲线；

1.3以发电机角速度ω变化曲线最低点对应的发电机角速度ω标幺值为Δf，根据获得不同电力系统初始运行状态下不同切机点处采用不同切机量时电力系统的功率频率特性系数仿真值K，其中，ΔP为切除量，P₀和f₀分别为电力系统的初始运行功率和初始频率；

步骤2，以步骤1获得的功率频率特性系数仿真值为数据样本，采用基于B样条曲面的曲面拟合法构造初始拟合曲面；

步骤3，基于数据样本和初始拟合曲面，采用曲面反算方法重构拟合曲面；

步骤4，采用重构拟合曲面分析电力系统节点动态频率特性。

步骤2进一步包括子步骤：

2.1平面上构建均匀网格点阵；

2.2令u平行于切除量ΔP方向，令v平行于功率频率特性系数仿真值K方向，构成u、v参数平面；

2.3计算网格点阵中节点的u和v参数值，并获得u和v参数值构成的节点向量U和V；

2.4对节点向量U和u参数值进行曲线插值；

2.5对节点向量V和v参数值进行曲线插值，获得初始拟合曲面。

步骤3中采用高斯函数f(x)＝ae-x²/c²作为拟合曲面凸起截面的形态函数，其中，a为曲面凸起高度；参数c确定样本数据点影响范围；x为插值点距离曲面凸起中心的距离。

步骤3进一步包括子步骤：

3.1将数据样本点投影到初始拟合曲面获得对应的投影点，计算数据样本点到对应投影点的距离；

3.2根据数据样本点到对应投影点的距离计算拟合曲面网格点阵节点处的坐标调整值，并获得网格点阵节点的新坐标，从而得到新拟合曲面网格点阵；

3.3采用基于曲面反算的插值方法获得新拟合曲面网格点阵顶点坐标及节点矢量U、V，完成拟合曲面的重构。

本发明具有如下特点和有益效果：

综合考虑了电力系统初始运行方式及故障形式、故障位置对观测节点动态频率特性的改变和影响，并将节点动态频率响应特性拟合为多变量的空间曲面形式，采用离线仿真方式提取有限的节点动态频率响应特性仿真值拟合状态曲面；同时采用节点动态频率响应特性仿真值对曲面进行校核和修正，使得节点动态频率响应特性在任意状态下均为曲面上一个对应的矢量点。

和现有技术相比，本发明的计算快速性、简便性及准确性均有了本质性提高，具有十分重要的理论以及和工程应用价值。

附图说明

图1为EPRI-36节点模型的纯交流系统单线图；