[发明专利]一种基于单纯形法的电网频率仿真参数辨识方法

说明书

本发明属于电力系统及其自动化技术领域，公开了一种基于单纯形法的电网频率仿真参数辨识方法。本发明首先利用多参数灵敏度分析方法，确定待辨识的仿真参数组，然后利用基于数值分析法的单纯形算法智能指导参数寻优方向，再使用电力系统机电暂态仿真程序（BPA）的仿真结果计算目标函数值，从而快速可靠地寻找到最优参数组合。本发明能够辨识出一套使得仿真结果与实际响应结果误差最小的参数，提高今后电网频率仿真的准确性，利用该方法能够缩短仿真耗时，大大提高参数辨识的优化效率。

技术领域

本发明属于电力系统及其自动化技术领域，具体是涉及一种基于单纯形法的电网频率仿真参数辨识方法。

背景技术

2015年9月19日21:58:02时发生，锦苏直流双极闭锁，华东电网功率缺额达到490万千瓦，故障前系统频率为49.97Hz，12s后全网频率最低跌至49.56Hz，跌落幅值为0.41Hz。在相同的运行方式前提下，基于典型参数下的机电暂态仿真程序(BPA)计算的频率跌落幅值仅为0.17Hz。这次事故虽然没有造成非常严重的后果，但是却反映了电网目前的频率仿真精度差强人意，有待提高。

随着特高压交直流混联电网的建成，当直流输电系统发生换相失败、闭锁故障时，有功功率缺额巨大，这类失去大电源后的系统低频问题直接取决于原动机及调速器等装置的响应。对于电力系统来说，无论是离线计算分析，还是在线实时监控，都必须建立在准确、可信的数值模型或者等值参数的基础上。因此，在此情况下，需要基于符合实际的频率响应系统数学模型，找出灵敏度高的相关参数，通过辨识获得各参数具体数值，进而将辨识的参数运用到仿真计算中，便于运行调度人员进行紧急控制措施的制定。

目前，国内外将辨识技术用于频率响应系统的动态建模进展缓慢，一些电力系统仿真软件(如BPA、PSS/E等)提供的频率响应系统相关设备的标准模型，尤其是决定一次调频能力的原动机及调速器等装置，使用的是典型模型及未经试验验证的“典型值”，而实际系统中机组的一次调频能力远未达到这种理想值，直接导致了这种大功率缺额下的系统频率响应仿真结果大大乐观。

利用实测系统扰动辨识和验证频率仿真相关参数是提高仿真可信度的重要措施。参数辨识的研究手段主要分为解析分析法和数值分析法两种。前者强调利用数学分析的方法，列出方程对实际系统模拟，通过一些数学方法对系统特征矩阵进行降维，最后求解，获得参数与目标量之间的对应关系；后者主要通过利用系统中各参数对轨迹影响，比对实测轨迹，验证仿真来解决问题。由于反映机组的一次调频能力，负荷因素等影响的都是非线性动态模型，这种复杂的非线性动态行为很难解析方式表达出来，导致解析分析与设计方法存在较大困难。而数值分析法在非线性动态模型参数的辨识方面具有一定的优势，也是运用得比较多的方法。

目前关于频率仿真相关参数辨识方法方面的专利较少。专利申请《基于单纯形法的核电机组原动机及其调速器参数辨识的方法》(申请号CN201210252089.1)提供了一种基于单纯形法的核电机组原动机及其调速器参数辨识方法，但是该方法只能针对单台机组进行参数辨识，应用于华东大电网显然运算量巨大，效率太低。专利申请《频率轨迹与粒子群算法相结合的调速器参数辨识方法》(申请号CN201310236183.2)提出了基于粒子群优化算法对调速器参数进行调节使得仿真频率曲线与实测频率曲线尽可能接近，完全忽略了大网中负荷因素对频率的影响，不具有普遍适用性。专利申请《电力系统原动机及其调速器实测建模方法》(申请号CN201010107126.0)提出了基于现场实测的建模方法，虽然能够保证模型、参数的准确性，能够保证电力系统的仿真精度，但是目前对于华东电网来说，所有机组的现场实测还不能实现，而且在大频率下的现场试验结果的准确性还有待考证。

发明内容