專利名稱：一種電網頻率動態過程仿真軌跡的校正方法
技術領域：
本發明涉及一種電網頻率動態過程仿真軌跡的校正方法，特別涉及一種基于禁忌搜索的電網頻率動態過程仿真軌跡校正方法。
背景技術：
電網頻率是電力系統的重要參數，也是衡量電能質量的主要指標之一。當電力系統受到大機組跳閘、聯絡線跳線或者大容量負荷投切等擾動時，由于系統有功功率平衡遭到破壞，引起系統頻率發生變化繼而發生頻率動態過程。當系統頻率變化較大時，將會給電力系統帶來明顯的不利影響，甚至導致頻率穩定破壞事故的發生。盡管互聯系統的容量越來越大，發生全局性頻率崩潰的概率越來越小，但一旦發生后果將更加嚴重。因此深入研究電力系統功率頻率特性、分析影響系統功率頻率特性的因素，對電力系統的規劃、運行及控制具有重要的理論和現實意義。對電力系統頻率動態過程的研究主要有以下幾種方法(1).頻域的方法，通常經過線性化處理后采用頻域變換的方法分析頻率動態過程。這種方法適用分析頻率過程的初始和穩態值，但難以對中間的動態過程進行分析，同時采用線性化方法適用小擾動情況，不能計及系統非線性特性。(2).等值的方法，如非均勻線等值，實質也是一種頻域的方法，用于分析擾動后系統各地區頻率動態過程的空間分布現象及特點。基于頻率同調的動態等值方法可以簡化系統分析規模，但這種等值是在仿真之后根據軌跡特征而進行的等值。通常等值后會丟失系統部分信息，降低分析結果的準確性。(3).數值仿真方法，根據電力系統的物理特點建立數學模型，利用數值仿真分析系統的動態行為是被廣泛采用的一種有效方法。模型的正確選擇以及參數的準確性將直接關系分析結果的正確性。目前，對實際電網頻率的分析和計算，主要采用數值仿真的方法。通常在電力系統仿真軟件中建立起電網及各電氣元件的仿真模型，根據電網的運行方式和故障形式，進行電力系統動態仿真，得到電網頻率的動態特性軌跡。系統運行人員在這些仿真曲線基礎上， 進一步來分析電力系統功率頻率特性、研究系統運行方式、整定低頻減載方案和評價各種調頻調壓措施等工作。因而，保證頻率仿真軌跡的準確性和與實際系統的一致性至關重要。數值仿真結果的準確性取決于系統模型和參數，然而系統規模龐大，對每個元件模型和參數的準確性都進行校驗是不可能的，在量測手段不充分的條件下也是不現實的。 由于仿真方法本身的局限性，頻率仿真軌跡與實測軌跡往往存在較明顯的偏差，在某些情況下，仿真軌跡和實際的頻率動態特性甚至出現嚴重不符。這使人們反思所建立仿真系統的真實性，以及用這樣的工具研究系統頻率動態過程的可靠性。為了使仿真軌跡和實際頻率動態軌跡相一致，一些電力工作者利用系統功率脫落事件下的真實頻率軌跡為依據，對影響系統頻率特性的參數進行調整，使得頻率仿真軌跡逼近真實的頻率軌跡。已有的研究工作表明，系統發電機的慣性時間常數、調速器參數、負荷的相關參數等對頻率特性曲線均具有一定的敏感性和調整作用，通過對這些參數的調整，可以起到對仿真軌跡的校正作用。 然而，這種方法在實際電力應用中遇到很多困難。首先對仿真軌跡和實測軌跡的接近程度， 僅依靠經驗和對曲線形狀的簡單判斷，缺乏依據；同時對某些參數的調整范圍已經脫離實際的物理意義，不符合電力系統運行的實際情況；最后調整的過程無規律，依靠經驗和參數對頻率軌跡靈敏度的簡單判斷。上述缺點使得這種頻率仿真軌跡調整方法在實際電力系統應用中遇到很大的困難。
發明內容
本發明的目的在于提供一種電網頻率動態過程仿真軌跡的校正方法。本發明在電網模型和參數準確條件下，以事故下系統真實的頻率軌跡作為參照依據，對調速器參數在其可行的范圍內進行調整，使得仿真軌跡逼近真實的頻率軌跡；建立誤差評價模型，通過軌跡誤差評價函數，來評價頻率軌跡的逼近程度；通過禁忌搜索，來調整相關參數，從而實現對頻率仿真軌跡的有效校正。為實現上述目的本發明采用的的技術方案為一種電網頻率動態過程仿真軌跡的校正方法，包括以下步驟步驟1)通過故障錄波器獲取多個電網功率脫落事件的頻率實測軌跡；步驟2)在電力系統仿真軟件中建立仿真模型和輸入參數，獲得電網動態過程頻率仿真軌跡；步驟幻根據步驟1)和步驟2)建立頻率仿真軌跡和實測軌跡相近度的數學評價體系；所述數學評價體系概括為如下內容①定義頻率動態過程仿真軌跡和實測軌跡接近度的特征指標，包括初始頻降差值，頻降斜率差值，回升頻率差值，頻率軌跡最大差值，頻率軌跡平均差值；②依據上述特征指標，建立頻率仿真軌跡和實測軌跡誤差評價函數；③對多個電網功率脫落事件的實測軌跡和頻率仿真軌跡進行上述誤差計算，取最大值作為該仿真條件下誤差值；步驟4)確定要調整的調速器參數及其可調范圍，形成參數變量集合；步驟幻基于禁忌搜索算法，調整參數，通過如下步驟使頻率仿真軌跡逼近頻率實測軌跡；第一步對調速器參數變量集合進行編碼；第二步產生初始解；第三步將單個移動和交換移動分別作用于初始解，得到一組可行的試驗解；第四步對上述可行的試驗解分別進行頻率仿真計算和誤差評價計算，從中保留誤差最小的試驗解；第五步更新禁忌搜索表；第六步更新初始解；第七步判斷終止條件若連續幾次迭代目標函數值沒有改進或達到最大允許迭代次數，則停止計算，輸出結果；第八步若沒有達到終止條件，重復第三步；步驟6)輸出結果，得到調整后的調速器仿真參數，用于頻率控制或頻率恢復策略。所述獲得電網動態過程頻率仿真軌跡的過程如下a.在電力系統仿真軟件中建立目標網架；b.根據電網實際情況，選取和建立電氣元件模型和錄入相關參數；c.在仿真軟件中設置運行方式；d.在仿真軟件中設置故障；e.運行電力系統仿真軟件，得到頻率仿真軌跡。所述的數學評價體系為a.將各特征指標定義如下初始頻降差值為發生故障后頻率初始下降到最低點，頻率實測軌跡和仿真軌跡的頻率差值；為保證頻率實測軌跡頻降最低點高于仿真軌跡頻率，定義差值函數為f
權利要求
1.一種電網頻率動態過程仿真軌跡的校正方法，其特征在于包括以下步驟 步驟1)通過故障錄波器獲取多個電網功率脫落事件的頻率實測軌跡；步驟2)在電力系統仿真軟件中建立仿真模型和輸入參數，獲得電網頻率動態過程仿真軌跡；步驟幻根據步驟1)和步驟幻建立頻率仿真軌跡和實測軌跡相近度的數學評價體系； 所述數學評價體系概括為如下內容①定義頻率動態過程仿真軌跡和實測軌跡接近度的特征指標，包括初始頻降差值，頻降斜率差值，回升頻率差值，頻率軌跡最大差值，頻率軌跡平均差值；②依據上述特征指標，建立頻率仿真軌跡和實測軌跡誤差評價函數；③對多個電網功率脫落事件的實測軌跡和頻率仿真軌跡進行上述誤差計算，取最大值作為該仿真條件下誤差值；步驟4)確定要調整的調速器參數及其可調范圍，形成參數變量集合；步驟幻基于禁忌搜索算法，調整參數，通過如下步驟使頻率仿真軌跡逼近頻率實測軌跡；第一步對調速器參數變量集合進行編碼； 第二步產生初始解；第三步將單個移動和交換移動分別作用于初始解，得到一組可行的試驗解； 第四步對上述可行的試驗解分別進行頻率仿真計算和誤差評價計算，從中保留誤差最小的試驗解；第五步更新禁忌搜索表； 第六步更新初始解；第七步判斷終止條件若連續幾次迭代目標函數值沒有改進或達到最大允許迭代次數，則停止計算，輸出結果；第八步若沒有達到終止條件，重復第三步；步驟6)輸出結果，得到調整后的調速器仿真參數，用于頻率控制或頻率恢復策略。
2.根據權利要求1所述的一種電網頻率動態過程仿真軌跡的校正方法，其特征在于 所述獲得電網動態過程頻率仿真軌跡的過程如下a.在電力系統仿真軟件中建立目標網架；b.根據電網實際情況，選取和建立電氣元件模型和錄入相關參數；c.在仿真軟件中設置運行方式；d.在仿真軟件中設置故障；e.運行電力系統仿真軟件，得到頻率仿真軌跡。
3.根據權利要求1所述的一種電網頻率動態過程仿真軌跡的校正方法，其特征在于 所述的數學評價體系為a.將各特征指標定義如下初始頻降差值為發生故障后頻率初始下降到最低點，頻率實測軌跡和仿真軌跡的頻率差值；為保證頻率實測軌跡頻降最低點高于仿真軌跡頻率，定義差值函數為f =I實測值-仿真值；實測值-仿真值乏0 ^"ioo；實測值-仿真值<0頻降斜率頻降斜率指頻率開始下降到最低點的曲線斜率，這個值由初始頻降與初始頻降時間計算得到；頻降斜率差值為仿真軌跡頻降斜率和實測軌跡頻率斜率差值的絕對值； 回升頻率回升頻率指頻率下降到最低點后頻率回升所達到的最大值； 回升頻率差值為頻率仿真軌跡和實測軌跡回升頻率差值的絕對值； 頻率軌跡最大差值為頻率仿真軌跡和實測軌跡在時間軸上的最大差值的絕對值； 頻率軌跡平均差值為頻率曲線所有時間點上頻率仿真軌跡和實測軌跡頻率差值的均方差；上述特征量通過存儲在計算機中的頻率曲線數據，進行計算得到；b.某一故障條件下的頻率實測軌跡和仿真軌跡的誤差評價函數定義如下 fe=s (X1T^X2T2+". λητη)式一式一中f；為誤差評價函數；T代表某個特征指標；λ表征相應特征指標在誤差評價函數中的權重系數；Π為所考慮的特征指標的個數；c.在具有多個實際電力系統功率脫落事件下的實測頻率軌跡的條件下，需要分別對多個功率脫落事件的實測軌跡和仿真軌跡進行上述誤差計算，取數值最大者作為仿真軌跡和實測軌跡的誤差值；該誤差值具體計算公式如下Fe = max (fel, fe2, . . . fem)式二式二中Fe為在一組確定的調速器參數條件下，仿真軌跡和實測軌跡的誤差；m為考慮的系統功率脫落事件下的實測頻率軌跡個數。
4.根據權利要求1所述的一種電網頻率動態過程仿真軌跡的校正方法，其特征在于 所述的調速器仿真參數的調整，是指在電網模型和參數準確的前提下，對調速器相關參數進行小范圍調整，改變頻率仿真曲線的特性和形狀，得到與實際電力系統情況相符的仿真軌跡。
5.根據權利要求1所述的一種電網頻率動態過程仿真軌跡的校正方法，其特征在于 所述的對參數變量集合進行編碼，包括a.對某一可調參數，根據參數的可調節范圍，把該參數間隔的進行離散化，形成該參數的待選集和；b.對該參數待選集和中的每個元素，進行二進制編碼；若某參數T的二進制編碼對應的十進制數為d，則有
6.根據權利要求1所述的一種電網頻率動態過程仿真軌跡的校正方法，其特征在于 所述的產生初始解，包括a.對可調參數變量集合，賦予初值；b.把該參數集合在電力系統動態仿真軟件中進行修正；c.針對不同的運行方式和故障條件，進行計算，得到不同功率脫落事件下的頻率仿真軌跡；d.計算在該參數值下，頻率仿真軌跡和實測軌跡的誤差函數值；e.把參數的初值向量寫成二進制編碼。
7.根據權利要求1所述的一種電網頻率動態過程仿真軌跡的校正方法，其特征在于 所述的將單個移動和交換移動分別作用于初始解，包括a.單個移動隨機選取碼串的某一位進行取反操作；b.交換移動隨機選取碼串的某兩位進行取反操作；c.將兩種移動分別作用于當前解，從而得到一組調速器參數向量的試驗解。
8.根據權利要求1所述的一種電網頻率動態過程仿真軌跡的校正方法，其特征在于 所述的可行試驗解，包括a.該試驗解不在禁忌搜索表中；b.該試驗解雖然在禁忌表中，但已滿足釋放準則。
9.根據權利要求1所述的一種電網頻率動態過程仿真軌跡的校正方法，其特征在于 對上述可行的試驗解分別進行頻率仿真計算和誤差評價計算，從中保留誤差最小的試驗解；包括a.取某一個可行的試驗解，通過其二進制編碼，計算參數數值；b.在電力系統仿真程序的調速器模型參數中，按上述數值進行修改；c.在仿真程序中設置和功率脫落事件對應的運行方式和故障，進行仿真計算，得到相應的頻率仿真軌跡；d.計算誤差評價函數；e.與原有的評價函數值作比較，保留函數值最小者和相對應的參數值；f.重復至a，直到所有試驗解都計算完畢。
10.根據權利要求1所述的一種電網頻率動態過程仿真軌跡的校正方法，其特征在于 所述的更新禁忌搜索表，包括a.將實現了的移動的反方向移動記錄到禁忌表中；b.禁忌表采用先進先出的管理方式。
全文摘要
本發明提出一種電網頻率動態過程仿真軌跡的校正方法。其步驟包括獲取電網功率脫落事件的頻率實測軌跡；在電力系統仿真軟件中建立目標電網的仿真模型和錄入參數，得到頻率仿真軌跡；建立仿真軌跡和實測軌跡相近度的數學評價體系；確定要調整的調速器參數及其可調范圍；基于禁忌搜索算法，調整參數，使頻率仿真軌跡和實測軌跡具有較好的接近度。本發明采用的方法，能夠使電網頻率仿真軌跡逼近系統的實測頻率軌跡，為電力系統的頻率控制和低頻減載方案提供依據，提高電力系統運行的穩定性和可靠性。
文檔編號G06F17/50GK102542076SQ201010581568
公開日2012年7月4日 申請日期2010年12月9日 優先權日2010年12月9日
發明者劉勁松, 史喆, 葉鵬, 張德惠, 張濤, 李劍峰, 王剛, 陶家琪 申請人:東北電力科學研究院有限公司, 遼寧東科電力有限公司