一種改進(jìn)的電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)安全域擬合構(gòu)造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種改進(jìn)的電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)安全域擬合構(gòu)造方法，包括：步驟1、建立實(shí)際電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模型、確定所求動(dòng)態(tài)安全域?qū)?yīng)的故障、并預(yù)設(shè)功率注入節(jié)點(diǎn)的有功功率上下限作為動(dòng)態(tài)安全域邊界上臨界點(diǎn)的搜索范圍；步驟2、利用擬正交選點(diǎn)法及所述搜索范圍，確定臨界點(diǎn)搜索的初值，分別以不同初值為基準(zhǔn)，沿不同搜索方向搜索臨界點(diǎn)；步驟3、利用步驟2得到的臨界點(diǎn)及總偏回歸平方和方法對(duì)功率注入變量進(jìn)行篩選；步驟4、刪除步驟2所得臨界點(diǎn)中與步驟3所篩選掉的功率注入節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的有功功率注入值；步驟5、以擬合優(yōu)度指標(biāo)為標(biāo)準(zhǔn)，將不同初值下的臨界點(diǎn)進(jìn)行組合擬合，從而得到超平面表達(dá)式。采用本發(fā)明方法能夠構(gòu)造出更加合理、可靠、準(zhǔn)確的超平面方程。
【專利說明】一種改進(jìn)的電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)安全域擬合構(gòu)造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)穩(wěn)定性領(lǐng)域，尤其涉及一種電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)安全域擬合構(gòu)造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]域的方法是同目前廣泛使用的逐點(diǎn)法完全不同的全新的方法學(xué)。電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)安全域定義為事故前電力系統(tǒng)注入功率空間上的集合，對(duì)于域內(nèi)的任意一點(diǎn)，在發(fā)生給點(diǎn)事故后，系統(tǒng)均能維持其暫態(tài)穩(wěn)定性。大量的研究顯示，電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)安全域邊界上的點(diǎn)在一定范圍內(nèi)基本上可以用一個(gè)超平面來表示，由于超平面形式的動(dòng)態(tài)安全域邊界是工程實(shí)用范圍內(nèi)的近似表示，因此我們稱之為實(shí)用的動(dòng)態(tài)安全域。電力系統(tǒng)實(shí)用動(dòng)態(tài)安全域可由描述各節(jié)點(diǎn)注入功率上、下限的垂直于坐標(biāo)軸的超平面和描述暫態(tài)穩(wěn)定性臨界點(diǎn)的超平面圍成。動(dòng)態(tài)安全域的復(fù)雜計(jì)算可以離線完成，在線應(yīng)用時(shí)只需針對(duì)既定事故選擇相應(yīng)的動(dòng)態(tài)安全域，判斷故障前的功率注入是否在安全域內(nèi)，即可判斷系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。此外，動(dòng)態(tài)安全域還能給出注入功率在域內(nèi)的位置信息，根據(jù)運(yùn)行點(diǎn)距離動(dòng)態(tài)安全域邊界的距離，運(yùn)行人員可以判斷是增加還是減少發(fā)電機(jī)出力，增加多少或減少多少，以及判斷系統(tǒng)的負(fù)荷裕量，在負(fù)載過重時(shí)進(jìn)行切負(fù)荷操作。
[0003]目前求取動(dòng)態(tài)安全域的方法主要有直接法和擬合法。直接法是利用電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)方程來解析的求出動(dòng)態(tài)安全域邊界的表達(dá)式。雖然直接法的計(jì)算速度快，但受到所能求解的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模型限制以及計(jì)算方法的保守性，所求出的動(dòng)態(tài)安全域邊界誤差較大。擬合法是目前構(gòu)造動(dòng)態(tài)安全域邊界最可信的方法，該方法針對(duì)實(shí)際的電力系統(tǒng)建立系統(tǒng)模型，再利用數(shù)值仿真得到大量動(dòng)態(tài)安全域邊界上的臨界功率注入點(diǎn)，最后通過最小二乘法擬合得到電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)安全域邊界。
[0004]在用擬合法構(gòu)造電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)安全域邊界時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)在動(dòng)態(tài)安全域邊界的超平面表達(dá)式中部分功率注入節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的超平面系數(shù)相對(duì)于其他節(jié)點(diǎn)數(shù)值非常小，導(dǎo)致超平面幾乎平行于該節(jié)點(diǎn)變量對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)軸，并且數(shù)值仿真中的誤差對(duì)該超平面系數(shù)的影響很大，其準(zhǔn)確性值得商榷，但并不能主觀的直接將該節(jié)點(diǎn)從超平面方程中直接去除，需要利用合理的方法，根據(jù)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)對(duì)動(dòng)態(tài)安全域邊界超平面方程的貢獻(xiàn)程度，對(duì)該節(jié)點(diǎn)進(jìn)行取舍，以構(gòu)造更加簡潔可靠的電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)安全域邊界表達(dá)式。
[0005]擬合法求取動(dòng)態(tài)安全域邊界時(shí)，搜索所用初值采用了擬正交選點(diǎn)法進(jìn)行確定。在多個(gè)初值下求取的動(dòng)態(tài)安全域邊界上的臨界點(diǎn)，由于初值的不同，因此是分片的。不同初值下的臨界點(diǎn)間能否直接組合并擬合成一個(gè)超平面，通常是通過擬合后的臨界點(diǎn)的最大擬合誤差是否在可接受的范圍內(nèi)來判斷的。但最大擬合誤差并不能夠準(zhǔn)確的描述臨界點(diǎn)在所擬合超平面周圍的總體分布情況，而是僅僅表述了某一臨界點(diǎn)的情況，因此有可能造成判斷結(jié)果的不準(zhǔn)確，需采用更加合理的指標(biāo)來對(duì)其進(jìn)行判斷。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供一種改進(jìn)的電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)安全域擬合構(gòu)造方法，通過對(duì)電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)安全域邊界擬合過程的改進(jìn)，引入總偏回歸平方和的概念，依據(jù)注入功率節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)對(duì)超平面方程的回歸貢獻(xiàn)量來對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行篩選，在不同初值下的臨界點(diǎn)的組合擬合過程中，引入擬合優(yōu)度指標(biāo)來判斷不同初值下的臨界點(diǎn)能否擬合成為一個(gè)超平面。
[0007]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明一種改進(jìn)的電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)安全域擬合構(gòu)造方法，包括以下步驟:
[0008]步驟1、由實(shí)際電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)建立與所述實(shí)際電力系統(tǒng)匹配的動(dòng)態(tài)模型、確定所需求取的動(dòng)態(tài)安全域Ω所對(duì)應(yīng)的故障線路和故障狀態(tài)、并預(yù)設(shè)發(fā)電機(jī)有功出力范圍及負(fù)荷節(jié)點(diǎn)有功功率上下限；根據(jù)預(yù)設(shè)的發(fā)電機(jī)有功出力范圍及負(fù)荷節(jié)點(diǎn)有功功率上下限確定動(dòng)態(tài)安全域Ω臨界點(diǎn)的搜索范圍；
[0009]步驟2、利用擬正交選點(diǎn)法及所述搜索范圍，確定實(shí)際電力系統(tǒng)功率注入節(jié)點(diǎn)的注入功率搜索的初值，分別以所確定的初值為基準(zhǔn)值，沿不同的搜索方向通過變步長搜索后得到實(shí)際電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)安全域邊界上的臨界點(diǎn)；
[0010]步驟3、利用步驟2得到的動(dòng)態(tài)安全域邊界上的臨界點(diǎn)，通過總偏回歸平方和方法對(duì)所有功率注入節(jié)點(diǎn)的功率注入變量P1, P2,…，Pn進(jìn)行篩選，其中，N為功率注入節(jié)點(diǎn)數(shù)，假設(shè)篩選后的功率注入節(jié)點(diǎn)數(shù)為M ；
[0011]篩選的過程如下:
[0012]I)定義每個(gè)功率注入變量為Pi, i = 1,2,3,……，N，由步驟2搜索得到的所有臨界點(diǎn)，利用最小二乘法擬合得到的超平面方程為S1Pfa2P2+*"+aNPN = 1，其中Si為超平面系數(shù)；估計(jì)整個(gè)超平面方程即包括所有自變量Pi回歸方程的殘差平方和Q:
【權(quán)利要求】
1.一種改進(jìn)的電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)安全域擬合構(gòu)造方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1、由實(shí)際電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)，建立與所述實(shí)際電力系統(tǒng)匹配的動(dòng)態(tài)模型、確定所需求取的動(dòng)態(tài)安全域Ω所對(duì)應(yīng)的故障線路和故障狀態(tài)、并預(yù)設(shè)發(fā)電機(jī)有功出力范圍及負(fù)荷節(jié)點(diǎn)有功功率上下限；根據(jù)預(yù)設(shè)的發(fā)電機(jī)有功出力范圍及負(fù)荷節(jié)點(diǎn)有功功率上下限確定動(dòng)態(tài)安全域Ω臨界點(diǎn)的搜索范圍； 步驟2、利用擬正交選點(diǎn)法及所述搜索范圍，確定實(shí)際電力系統(tǒng)功率注入節(jié)點(diǎn)的注入功率搜索的初值，分別以所確定的初值為基準(zhǔn)值，沿不同的搜索方向通過變步長搜索后得到實(shí)際電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)安全域邊界上的臨界點(diǎn)； 步驟3、利用步驟2得到的動(dòng)態(tài)安全域邊界上的臨界點(diǎn)，通過總偏回歸平方和方法對(duì)所有功率注入節(jié)點(diǎn)的功率注入變量P1, P2,…，Pn進(jìn)行篩選，其中，N為功率注入節(jié)點(diǎn)數(shù)，假設(shè)篩選后的功率注入節(jié)點(diǎn)數(shù)為M ； 篩選的過程如下: 1)定義每個(gè)功率注入變量為Pi,i = 1,2,3,……，N，由步驟2搜索得到的所有臨界點(diǎn)，利用最小二乘法擬合得到的超平面方程為= 1，其中％為超平面系數(shù)；估計(jì)整個(gè)超平面方程即包括所有自變量Pi回歸方程的殘差平方和Q:
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK104008275SQ201410190356
【公開日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2014年5月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月7日
【發(fā)明者】曾沅, 朱文峰, 秦超, 禮曉飛 申請(qǐng)人:天津大學(xué), 中國電力科學(xué)研究院