电力系统动态等值的在线测辨研究_几个重要问题探讨.pdf

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1、电力系统动态等值的在线测辨研究()几个重要问题探讨鞠平3何南强3 3杨乃贵3 3王步华3 3吴峰3(3 河海大学210098南京)(3 3 河南省电力调度通信局450052郑州)摘要对电力系统动态等值的几个问题进行了探讨,包括干扰种类、干扰地点、与理论集结法的比较、参数灵敏度及运行方式的影响等。这些问题对动态等值在线测辨方法无论在理论上还是在应用上都很重要,文中通过华中电网仿真算例加以验证。关键词电力系统动态等值辨识模型分类号TM 7141998212221收稿,1999201205改回。国家自然科学基金资助项目(59677014)。0引言电力系统动态等值不但可以节省研究时间,而且可以突出主要

2、特征。动态等值方法主要有基于相关概念的同调法、基于特征值分析的模态法以及基于在线测量的辨识法1。文献2,3中对动态等值在线测辨方法的模型结构、可辨识性和辨识方法进行了研究,本文进一步研究有关的几个重要问题。1关于干扰种类电力系统中的干扰多种多样,大体可以分为纵向(对地短路)故障、横向(断线)故障、投切发电机(或投切负荷)及随机小干扰1。随机小干扰引起的波动很小,对动态等值辨识无益,应该滤除。文献3的结果表明,线路(或变压器)故障引起的波动对动态等值辨识是合适的。通过电力科学研究院电力系统分析综合程序的计算表明,投切发电机(或投切负荷)时引起的联络母线电压变化很小。比如,河南焦作发电厂跳1台机(

3、减出力200MW)时,动态响应曲线如图1中虚线所示。这时,联络线上对干扰的反应是功率突变而非电压突变。不考虑和考虑功率突变时,所得动态响应如图1、图2所示,考虑功率突变时的结果明显好于不考虑功率突变时的结果。实际应用时,可以根据电压是否突变来判断干扰种类,再在辨识时加以考虑。若电压突变,则为纵向或横向故障。若仅功率突变而电压不突变,则为投切干扰。2关于干扰地点干扰发生在河南网内还是河南网外,对动态等图1动态响应曲线(河南焦作电厂跳机,P=0)Fig11Dynam ic responses(unlink at Henan Jiaozuo plant,P=0)图2动态响应曲线(河南焦作电厂跳机,P

4、0)Fig12Dynam ic responses(unlink at Henan Jiaozuo plant,P0)值辨识是一个重要问题。当故障发生在河南网内时,规定功率由湖北流向河南时为正方向,将河南以外的华中网(简称华中剩余网)作为被等值系统,所得参数是华中剩余网的等值参数。当故障发生在华中剩余网时,显然就不能对华中剩余网进行等值,因为华中剩余网在故障前后的拓扑结构不同。这时应将331999年7月电力系统自动化A utomation of Electric Power System s第23卷第14期本页已使用福昕阅读器进行编辑。福昕软件(C)2 0 0 5-2 0 0 7，版权所有，仅

5、供试用。河南网作为被等值系统,规定功率由河南流向湖北时为正方向,所得参数是河南网本身的等值参数。表1中给出6种故障下的辨识结果。其中,前4种故障在河南网,后2种故障在湖北网。限于篇幅,仅给出河南网和湖北网各一种故障时的动态响应图,如图3、图4所示。为绘图方便,图中曲线的数值均除以其前稳态值。表1华中电网动态等值参数辨识结果Table 1Esti mation results of Huazhong equivalent network试验号故障类型Vmax?(%)误差指标pvqvPs0Qs0M?sTd?sXXDKvst01河南太子庄单相接地-61566151746318183153601314

6、214209701224 9718460122501084431708261779st03河南太子庄两相接地-131111 3418772170621762018983170110351186 9112990123101087491560101845st05河南计山单相接地-251220 311139014173175201060511557671263 9616470139901149491889161292st06河南安阳单相接地-11400101294319731179701424417149271018 111934013040111401027201963st02湖北荆门单相接地-3

7、10745139331930518131185871611396139501173012720103871154301103st04湖北荆门两相接地-6131021153031987418172126391627368124601174013290104552192301105注:表中参数以VB=500 kV,SB=100 MVA为基准值;误差指标见文献3,其余各量含义见文献2;当故障在河南网内时,P0=2113447,Q0=0165607,V0=1102026;当故障在湖北网内时,P0=-2113447,Q0=-0165607,V0=1102026。图3动态响应曲线(河南计山单相接地)Fig

8、13Dynam ic responses(15-G at Henan Jishan)图4动态响应曲线(湖北荆门单相接地)Fig14Dynam ic responses(15-G at Hubei Jingmen)下面对结果进行分析:a14种河南电网故障中,计山变距离等值边界(姚孟500 kV联络母线)很近,引起的联络母线电压波动较大;安阳厂距离等值边界较远,引起的联络母线电压波动较小;太子庄变和荆门变距离等值边界介于前两者之间,引起的联络母线电压波动也介于前两者之间。结果表明,当故障过于靠近等值边界时,等值参数结果与其它地点的结果相差较大。这与同调等值方法是一致的。b1st01与st03以及s

9、t02与st04是相同地点发生不同故障,st05与st06是不同地点发生相同故障。由表1结果可见,相同地点发生不同故障时所得参数辨识结果相近,不同地点发生相同故障时所得参数辨识结果有差别。因为这里是用非常简化的单机等值模型代替外部系统上百台机组,毕竟是近似等值而非精确等值。所以不同的系统干扰下所得等值模型参数会略有不同,但总体一致,主要参数差别不大。c1 有的参数相差稍大,究其原因可能是该参数对动态过程的影响相对较小,后面将进一步分析参数的影响问题。d1 比较河南网故障和湖北网故障,对河南网动态等值效果更好。这可能是由于河南网的规模明显小于华中剩余网的规模,对小电网进行动态等值更准确些是不难理

10、解的。当故障发生在河南网外(如湖北网)时,如果仍43本页已使用福昕阅读器进行编辑。福昕软件(C)2 0 0 5-2 0 0 7，版权所有，仅供试用。采用华中剩余网作为外部系统进行动态等值,实际计算表明所得辨识参数结果不合理,动态响应差。因此,希望在进行参数辨识前就能判断干扰地点是在河南网内还是网外。一般来说,高压网络中电抗较大,而电阻很小(相对于电抗)可以忽略。当某处发生对地短路性故障时,在故障初瞬(故障发生的0+时刻)暂态电势E 不突变,相当于在故障节点施加一个与正常电压反方向的电压源或电流源。对于感抗性网络,引起的无功功率变化量将流向该节点。因此,可以用无功功率在故障初瞬的突变方向作为判断

11、特征量:当河南网内发生短路故障时,无功功率变化量将从湖北侧流向河南侧;反之亦反。观察图3、图4,情况的确如此。对于投切性干扰,功率变化量取决于联络线两侧系统中发、用电平衡。任何一侧的投切性干扰都可能引起联络线功率正向或反向变化,比如河南侧跳发电机与湖北侧跳负荷引起的联络线功率变化是同向的,因此难以根据联络线功率变化方向判断干扰发生在哪一侧。横向断线故障也难以判断。根据实际干扰统计,一般系统中以短路故障占多数。对于短路故障,则可以根据联络线无功功率的突变方向判断故障是在河南网内还是网外。如果事先不能正确判断,可以分别试探,即先假定故障在河南网,从而获得华中剩余网的动态等值参数,再假定故障在华中剩

12、余网,从而得到河南网本身的动态等值参数。然后根据所得参数的合理性来判断故障是否在河南网,并取舍相应的参数。3与理论集结法的比较根据理论集结法4,获得的河南电网动态等值参数列于表2。其中,pv=210,qv=210是因为理论集结法中取恒定阻抗负荷模型,Ps0,Qs0取与辨识值相同的值,以便进行动态响应的比较。按表2中参数计算湖北荆门变单相接地故障(st02)时动态响应结果见图5。对比表2和表1中st02的结果,两者有差别,但总体一致。对比图4和图5,理论集结法动态响应尚可,但明显比辨识法差。理论集结法的误差指标为181097,是辨识法误差指标51393的3倍多。表2理论等值法集结参数结果Tabl

13、e 2Esti mation resultswith theoretical aggregation approachpvqvPs0Qs0M?s2102101185871611384129Td?sXXDKv41902601028601017950016259图5理论等值法动态响应曲线(湖北荆门单相接地)Fig15Dynam ic responses with aggregation approach(15-G at Hubei Jingmen)4关于参数灵敏度针对河南太子庄变两相接地(st03),将表1中辨识参数值分别提高20%(某参数变化时,其余参数不变),然后计算该组参数下的动态响应及误差

14、函数,并与优化值341877进行比较,误差及P,Q的变化情况在表3中给出。显然,当参数偏离优化值时,除D的变化使误差略微降低外,其余均使误差增大。影响最大的3个参数依次是M,X,Qs0,其余参数的影响都较小。因此,在进行动态等值时,要着重注意这3个参数。表3动态等值参数灵敏度计算结果Table 3Parameter sensitivity of dynam ic equivalent参数名原数值改变值误差误差变化百分比?(%)有功情况无功情况pv217063124734188401022变化很小变化很小qv21762313143510490149变化很小变化很小Ps00189811078351

15、0390146变化很小变化很小Qs031701414414015116115变化很小幅值变大M?s103511861242122391172162199上抬,偏右稍有变化Td?s91129910515593419160111变化很小变化很小X01231012773418870103变化很小变化很小X010870110463130581151幅值变小峰值变小D491560591472341784-0126变化很小变化很小Kv101845131014341905010863变化很小变化很小53学术论文与应用研究鞠平等电力系统动态等值的在线测辨研究()几个重要问题探讨5关于运行方式运行方式的变化对发

16、电机和线路本身的参数没有影响,所以从理论上讲运行方式主要影响动态等值模型中的负荷及发电机功率,而对其它等值参数的影响不大。即使功率流向发生逆转,比如河南网向湖北网由北送变为南送,情况也应大体如此。文献2提出的电力系统动态等值模型结构重新示意于图6,其中规定联络线功率由外部系统流向内部系统时为正。当实际功率流向就是如此时,则联络线功率P(Q)为正值,说明等值发电机功率Pi(Qi)大于等值负荷功率Ps(Qs)。当实际功率由内部系统流向外部系统时,则联络线功率P(Q)为负值,说明等值负荷功率Ps(Qs)大于等值发电机功率Pi(Qi)。图6等值系统示意图Fig16Equivalent system表4

17、中给出湖北荆门变发生两相接地故障(st04)时,河南网北送和南送两种相反流向的运行方式下所得到的动态等值参数,相应的动态响应曲线见图7和图8。显然,负荷参数不一样,但发电机主要参数X,X 很接近,M基本相同。其它参数有差别的原因,一是它们的灵敏度小,二是运行方式相差很大。表4功率流向对动态等值参数辨识结果的影响Table 4Effects of power flowon esti mation results of dynam ic equivalent功率流向pvqvPs0Qs0M?s北送31987418172126391627368125南送018443191961543619583301

18、68功率流向Td?sXXDKv北送01174013290104552192301105南送1919980132301045010331219646结语本文研究了电力系统动态等值的几个重要问题:干扰地点是动态等值辨识的前提,本文给出了判断方法;联络母线电压波动大小对结果有一定影响。故障距离等值边界太近或太远,都不利于动态等值;电网规模的大小对动态等值结果有一定影响,电网规模较小时动态等值更准确些;辨识法与理论集结法获得的动态等值参数有差别,但总体一致,前者的动态响应明显比后者好;对等值模型动态过程影响图7动态响应曲线(湖北荆门两相接地,北送)Fig17Dynam ic responses(25-

19、G at Hubei Jingmen,power flow from Hubei to Henan)图8动态响应曲线(湖北荆门两相接地,南送)Fig18Dynam ic responses(25-G at Hubei Jingmen,power flow from Henan to Hubei)最大的3个参数是M,X,Qs0,需要着重注意;运行方式主要影响等值模型中的负荷及发电机功率,对主要参数有一定影响,但不大。参 考 文 献1余贻鑫,陈礼义.电力系统安全性和稳定性.北京:科学出版社,19882鞠平,韩敬东,倪腊琴,等.电力系统动态等值的在线测辨研究(?)模型及其可辨识性.电力系统自动化,1

20、999,23(4)3倪腊琴,鞠平,李训铭.电力系统动态等值的在线测辨研究()辨识方法及仿真检验.电力系统自动化,1999,23(10)4日电力系统稳定性专门委员会.电力系统稳定性问题与对策.北京:水利电力出版社,1994.3036鞠平,男,1962年生,博士,教授,副校长,主要研究电力系统模拟与控制。何南强,男,1950年生,硕士,高级工程师,总工程师,主要从事电力系统运行分析与自动化的工作。(下转第56页)63313系统互联尝试西北地区TEL ETTRA T IC 1000?04微波监控系统与电力通信网综合监控系统实时级互联实施过程中,经资料收集、系统仿真和现场试验几个阶段,弄清了原微波监控

21、系统数据链层帧格式的结构、信息编码和各字段的含义,理清了原微波监控系统中,表征32个微波站运行工况的近2000个YX和YC量在信息帧中的位置和顺序,导出了两个YC量的近似计算公式,并于1996年初于现场互联成功。现场抽样试验和长期运行情况表明,YX和YC量识别准确率高达100%,YC量近似公式计算的相对误差小于01419%,系统性能远优于国家电力公司调度通信局在 电力通信网监测系统技术规范 中所规定的技术指标。4结论本文根据电力监控系统的体系结构,分析了实时级互联的基本原理和技术,并通过西北某地区将TEL ETTRA T IC 1000?04微波监控系统成功接入电力通信网综合监控系统的尝试,得

22、出下述结论:a1 不同电力监控系统实现实时级互联,只需接入少量的互联设备,它是扩大实时类信息资源共享范围的最经济有效的措施。b1 不同电力监控系统,在数据链层通过协议转换便能实现系统实时级互联,互联系统对于两侧的监控系统是完全透明的。c1 受ISO互联参考模型OSI?RM的影响,加上电力监控系统IEC 8705系列和DN P 310标准的颁布,监控系统必将朝开放性方向发展,因此,电力监控系统在实时级实现互联是电力系统自动化发展的必然趋势。参 考 文 献1谢希仁,陈鸣,张兴元.计算机网络.北京:电子工业出版社,19942蔡运清.IEC 87025系列及DN P 3.0规约简介.电力系统自动化,1

23、998,22(1):49513敬东,滕福生,等.引入微波监控系统实时数据的识别与计算.电网技术,1996,20(12):10134国家电力公司调度通信局.电力通信网数据采集层传输规约.北京:国家电力公司,1991敬东,男,1944年生,教授,主要从事计算机通信和实时监控系统的研究工作。滕福生,男,1929年生,教授,博士生导师,主要从事电力系统实时分析计算和电网调度自动化系统的研究工作。STUDY ON THE REAL-TI M E BASIS INTERCONNECTI ONOF ELECTRIC POW ER SUPERVISORY AND CONTROL SYSTEM SJ ing D

24、 ongT eng FushengZhang X iao;Sichuan U niversity610065ChengduChinaL i Chengy inL i S hiw angX u X iangdong;D ispatching Center of Gansu Electric Power Bureau730050L anzhouChinaAbstractA ccording to the architecture of electric power supervisory and control systema new concept of interconnection ofel

25、ectric power supervisory and control system s on real2ti me and application basis is proposed.The basic principle andtechnique of supervisory and control system interconnection on real2ti me basis are discussed.The feasibility of the proposedprinciple and technique is verified by a given sample of i

26、nterconnection of two different kinds of actual supervisory and controlsystem s.M eanwhilesome useful experiences about the interconnection of electric power supervisory and control system s onreal2ti me basis are given.Keywordssystem architecturereal2ti me basisinterconnectionsupervisory and contro

27、l system(上接第36页)ON-L INE I DENTIFICATI ON OF POW ER SYSTEM DYNAM IC EQUIVALENTPart ThreeAnalysis of Several I mportant IssuesJ u P ing3H e N anqiang3 3Yang N aigui3 3W ang B uhua3 3W u Feng3;3HohaiU niversity210098N anjingChina;3 3Henan Provincial Electric Power Company450052ZhengzhouChinaAbstractSe

28、veral i mportant issues on dynam ic equivalent identification are studiedincluding disturbance typedisturbanceplacecomparison w ith theoretical aggregation approachparameter sensitivity and the influences of power flow.The studiesare considered very necessary from both theory and application aspects.The results are verified by applications in HuazhongPower N etwork.Keywordspower system sdynam ic equivalentidentificationmodel65