基于混合动态仿真的发电机模型有效性评估及参数校正研究

摘要

我国电网日益庞大和复杂，保证电力系统安全运行就需要准确掌握其动态特性，这必须借助于电力系统动态仿真工具。所以保证仿真的可信度至关重要，直接关系到电力系统规划、设计和运行等工作的顺利开展。发电机是决定电力系统动态行为特征的关键设备，其仿真模型的有效性水平将极大的影响动态仿真结果。因此，本文按混合动态仿真的技术实现、模型有效性的量化评估方法、模型参数的辨识校正策略这一流程，对如何评估与提高发电机模型有效性进行了研究。
　　首先基于广域测量系统（WAMS）数据的混合动态仿真方法，利用动态仿真结果与实测值的差异实现电力系统仿真模型的有效性验证。本文结合发电机模型验证的研究特点，提出一种用电压源法实现的混合动态仿真验证策略，通过等值外部系统为电压源，将实际量测的电压模值和相角信号注入仿真子系统的边界母线，简单有效。
　　然后量化仿真结果与实测值的差异，实现模型有效性评估。针对现有仿真误差计算方法的不足，本文结合相关系数法和残差分析法，并进行加权改进，提出一种基于形状相似度和数值相似度的模型有效性评估方法，建立了发电机模型有效性指标。该有效性指标能正确反映发电机模型的准确程度，并具有良好的抗噪能力。另外还结合扰动深度，给出了模型有效性的动态评估思想。
　　最后对有效性指标较低的发电机模型进行参数校正。参数过多会给校正工作带来困难，本文提出基于摄动法灵敏度分析的发电机参数简化策略，找出对动态响应影响较大的参数，以减少待校正的参数个数。再应用一种遗传算法对经过简化的发电机及励磁系统参数进行辨识，并与原模型参数比较以寻找误差参数值，进行参数校正，提高模型有效性水平。
　　基于Matlab编程实现了本文提出的算法，在Simulink/SPS仿真环境下进行了算例分析。结合测试系统的仿真数据和发电机模型的实测数据，计算结果均证明了本文所提方法是可行、正确的。

目录

封面

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪 论

1.1 课题的提出和意义

1.2 国内外模型有效性验证研究现状

1.3 本文研究的主要内容

2 基于混合动态仿真的模型验证

2.1 引言

2.2 电力系统混合动态仿真的理论基础

2.3 电压源法混合动态仿真

2.4 基于电压源法的发电机模型验证策略

2.5 算例分析

2.6 本章小结

3 模型有效性量化评估方法

3.1 引言

3.2 相似度基本原理

3.3 时间序列相似度计算

3.4 发电机仿真模型有效性评估

3.5 算例分析

3.6 本章小结

4 基于简化辨识策略的参数校正

4.1 引言

4.2 参数的简化策略

4.3 基于遗传算法的参数辨识

4.4 提高发电机模型有效性的参数校正方法

4.5 本章小结

5 结论及展望

致谢

参考文献

附 录