專利名稱：基于混合動態(tài)仿真的電力系統(tǒng)模型校核方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)調(diào)度自動化技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于混合動態(tài)仿 真的電力系統(tǒng)模型校核方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
基于時(shí)域的動態(tài)仿真是人們認(rèn)識電力系統(tǒng)動態(tài)行為的一種重要工具，關(guān)系 到電力系統(tǒng)的規(guī)劃、運(yùn)行及控制等多個方面。電力系統(tǒng)元件模型和參數(shù)的準(zhǔn)確 性對動態(tài)仿真的準(zhǔn)確性有基礎(chǔ)性的影響，因此需要對電力系統(tǒng)元件模型和參數(shù) 進(jìn)行仔細(xì)的校核。
將廣域相量測量系統(tǒng)(WAMS, Wide Area Measurement System)快速采 集的量測數(shù)據(jù)與傳統(tǒng)仿真程序相結(jié)合，對電力系統(tǒng)的一個子系統(tǒng)或者一個單獨(dú) 的設(shè)備進(jìn)行校核的混合動態(tài)仿真方法是電力系統(tǒng)模型校核的一個趨勢。為了將 量測數(shù)據(jù)注入仿真程序，目前主要有三種方法理想變壓器法、快速反應(yīng)發(fā)電 機(jī)法和變阻抗法。但是，這三種方法都存在如下問題
(1) 需要引入新元件，這樣增加了復(fù)雜性。
理想變壓器法需要引入一臺大發(fā)電機(jī)和一個理想變壓器；快速反應(yīng)發(fā)電 機(jī)法需要引入一臺大發(fā)電機(jī)、 一個快速反應(yīng)的勵磁模型和一個快速反應(yīng)的調(diào)速 器模型；變阻抗法需要引入一個變化的阻抗。
(2) 每迭代一步要修改節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣或者修改才莫型的參考值。 根據(jù)量測數(shù)據(jù)的變化，理想變壓器法要修改變壓器的變比和相角，變阻
抗法要修改阻抗，因此都要修改節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣；快速反應(yīng)發(fā)電機(jī)法要修改勵磁 模型的電壓參考值、調(diào)速器模型中發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子角速度或者發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)有功參考 值。
(3) 量測^t據(jù)需要通過新增元件注入到相量測量單元(PMU, Phasor Measurement Unit)安裝節(jié)點(diǎn)上，注入到PMU安裝節(jié)點(diǎn)上的數(shù)據(jù)與量測數(shù)據(jù)存 在一定偏差。
理想變壓器法將一個大的發(fā)電機(jī)假設(shè)成理想電源；快速反應(yīng)發(fā)電機(jī)法假設(shè) 勵磁模型和調(diào)速器模型都反應(yīng)足夠快快速反應(yīng)的勵磁使得PMU安裝節(jié)點(diǎn)電 壓緊跟WAMS量測的電壓值，快速反應(yīng)的調(diào)速器使得PMU安裝節(jié)點(diǎn)的頻率緊跟WAMS量測的頻率值；變阻抗法中，如果待4交核的元件參lt不準(zhǔn)，不能準(zhǔn)確 將WAMS量測的電壓幅值與相角注入到PMU安裝節(jié)點(diǎn)上。
綜上所述，目前這三種方法均存在缺陷，這樣將造成對電力系統(tǒng)模型校核 不準(zhǔn)確，無法準(zhǔn)確判斷電力系統(tǒng)模型的結(jié)構(gòu)和參數(shù)是否合理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種基于混合動態(tài)仿真的電力系統(tǒng)模型 校核方法及系統(tǒng)，能夠準(zhǔn)確地對電力系統(tǒng)模型進(jìn)行校核。
本發(fā)明實(shí)施例提供一種基于混合動態(tài)仿真的電力系統(tǒng)模型校核方法，包
括
采集與待校核的子系統(tǒng)中全部PMU安裝節(jié)點(diǎn)相連的線路的有功功率和無 功功率，獲得PMU安裝節(jié)點(diǎn)注入有功功率和無功功率的量測值的時(shí)間序列；
采集所述待校核的子系統(tǒng)中全部PMU安裝節(jié)點(diǎn)的電壓幅值和電壓相角， 將所述電壓幅值和電壓相角作為含多松弛節(jié)點(diǎn)的混合動態(tài)仿真的輸入，獲得 PMU安裝節(jié)點(diǎn)注入有功功率和無功功率的計(jì)算值的時(shí)間序列；
將所述量測值的時(shí)間序列與所述計(jì)算值的時(shí)間序列進(jìn)行比較，判斷所述待 校核的子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)是否合理。
優(yōu)選地，所述采集與所述待校核的子系統(tǒng)中全部PMU安裝節(jié)點(diǎn)相連的線 路的有功功率和無功功率之前，還包括根據(jù)PMU的量測配置，提取待校核 的子系統(tǒng)。
優(yōu)選地，將所述電壓幅值和電壓相角作為含多松弛節(jié)點(diǎn)的混合動態(tài)仿真的 輸入之前，還包括對所述電壓幅值和電壓相角進(jìn)行預(yù)處理，具體為
量時(shí)間序列；
對所述電壓幅值和電壓相角的測量時(shí)間序列進(jìn)行多項(xiàng)式插值；
將所述測量時(shí)間序列和插值后的偽測量時(shí)間序列保存在測量數(shù)據(jù)文件中
作為含多松弛節(jié)點(diǎn)的混合動態(tài)仿真的輸入。
優(yōu)選地，將所述電壓幅值和電壓相角作為含多松弛節(jié)點(diǎn)的混合動態(tài)仿真的
輸入，獲得PMU安裝節(jié)點(diǎn)注入有功功率和無功功率的計(jì)算值的時(shí)間序列，具
體為由PMU安裝節(jié)點(diǎn)的電壓幅值和電壓相角獲得所述PMU安裝節(jié)點(diǎn)注入電
流;
由所述電壓幅值和注入電流獲得所述注入有功功率和無功功率的計(jì)算值。
優(yōu)選地，所述采集與待校核的子系統(tǒng)中全部PMU安裝節(jié)點(diǎn)相連的線路的 有功功率和無功功率，和，采集所述待校核的子系統(tǒng)中全部PMU安裝節(jié)點(diǎn)的 電壓幅值和電壓相角的采樣頻率為20Hz-30Hz。
優(yōu)選地，所述混合動態(tài)仿真的步長為O.Ols。
本發(fā)明實(shí)施例還提供一種基于混合動態(tài)仿真的電力系統(tǒng)模型校核系統(tǒng)，包 括注入有功功率和無功功率的量測值獲得單元、注入有功功率和無功功率的 計(jì)算值獲得單元和校核單元；
所述注入有功功率和無功功率的量測值獲得單元，用于采集與待校核的子 系統(tǒng)中全部PMU安裝節(jié)點(diǎn)相連的線i 各的有功功率和無功功率，獲得PMU安 裝節(jié)點(diǎn)注入有功功率和無功功率的量測值的時(shí)間序列；
所述注入有功功率和無功功率的計(jì)算值獲得單元，用于采集所述待4交核的 子系統(tǒng)中全部PMU安裝節(jié)點(diǎn)的電壓幅值和電壓相角，將所述電壓幅值和電壓 相角作為含多松弛節(jié)點(diǎn)的混合動態(tài)仿真的輸入，獲得PMU安裝節(jié)點(diǎn)注入有功 功率和無功功率的計(jì)算值的時(shí)間序列；
所述才文核單元，用于將所述注入有功功率和無功功率的量測值獲得單元獲 得的量測值的時(shí)間序列與所述注入有功功率和無功功率的計(jì)算值獲得單元獲 得的計(jì)算值的時(shí)間序列進(jìn)行比較，判斷所述待校核的子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)是否 合理。
優(yōu)選地，所述系統(tǒng)還包括與所述注入有功功率和無功功率的量測值獲得單 元及注入有功功率和無功功率的計(jì)算值獲得單元相連的子系統(tǒng)提取單元；
所述子系統(tǒng)提取單元，用于根據(jù)PMU的量測配置，提取待校核的子系統(tǒng)。 優(yōu)選地，所述系統(tǒng)還包括與所述注入有功功率和無功功率的計(jì)算值獲得單 元相連的預(yù)處理單元，用于提取大擾動及大擾動過渡過程的數(shù)據(jù)作為所述電壓 幅值和電壓相角的測量時(shí)間序列；對所述電壓幅值和電壓相角的測量時(shí)間序列 進(jìn)行多項(xiàng)式插值；將所述測量時(shí)間序列和插值后的偽測量時(shí)間序列作為注入有 功功率和無功功率的計(jì)算值獲得單元的輸入。優(yōu)選地，所述注入有功功率和無功功率的計(jì)算值獲得單元，用于采集所述
待校核的子系統(tǒng)中全部PMU安裝節(jié)點(diǎn)的電壓幅值和電壓相角，將所述電壓幅 值和電壓相角作為含多松弛節(jié)點(diǎn)的混合動態(tài)仿真的輸入，獲得PMU安裝節(jié)點(diǎn) 注入有功功率和無功功率的計(jì)算值的時(shí)間序列，具體為
由PMU安裝節(jié)點(diǎn)的電壓幅值和電壓相角獲得所述PMU安裝節(jié)點(diǎn)注入電
流;
由所述電壓幅值和注入電流獲得所述注入有功功率和無功功率的計(jì)算值。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)
本發(fā)明提供的基于混合動態(tài)仿真的電力系統(tǒng)模型校核方法及系統(tǒng)，將 PMU安裝節(jié)點(diǎn)作為松弛節(jié)點(diǎn)，采集PMU安裝節(jié)點(diǎn)的電壓幅值和電壓相角，作 為混合動態(tài)仿真的輸入，得到注入有功功率和無功功率的計(jì)算值；采集與PMU 安裝節(jié)點(diǎn)相連的所有線路的有功功率和無功功率，得到注入有功功率和無功功 率的量測值；將計(jì)算值與量測值比較，校核電力系統(tǒng)模型是否合理。本發(fā)明可 以實(shí)現(xiàn)對全局電網(wǎng)、局部電網(wǎng)和單個運(yùn)行設(shè)備的電力系統(tǒng)模型的結(jié)構(gòu)和參數(shù)進(jìn) 行校核，不需要引入任何新元件，避免了中間誤差的存在，因此可以準(zhǔn)確判斷 電力系統(tǒng)模型的結(jié)構(gòu)和參數(shù)是否合理。


圖1是本發(fā)明方法第一實(shí)施例流程圖； 圖2是本發(fā)明方法第二實(shí)施例流程圖； 圖3是本發(fā)明電力系統(tǒng)示意圖； 圖4是本發(fā)明待校核的子系統(tǒng)示意圖； 圖5是本發(fā)明隔離出待校核的子系統(tǒng)后的電力系統(tǒng)示意圖； 圖6是本發(fā)明系統(tǒng)第 一實(shí)施例結(jié)構(gòu)圖； 圖7是本發(fā)明系統(tǒng)第二實(shí)施例結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對 本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說明。
參見圖1,該圖為本發(fā)明方法第一實(shí)施例流程圖。 本實(shí)施例提供的基于混合動態(tài)仿真的電力系統(tǒng)模型校核方法包括S101:采集與待4交核的子系統(tǒng)中全部PMU安裝節(jié)點(diǎn)相連的線^各的有功功 率和無功功率，獲得PMU安裝節(jié)點(diǎn)注入有功功率和無功功率的量測值的時(shí)間序列。
把與同一 PMU安裝節(jié)點(diǎn)相連的所有線路的有功功率和無功功率PMU量 測值的時(shí)間序列分別累加后取反，分別得到該P(yáng)MU安裝節(jié)點(diǎn)的注入有功功率 和無功功率的量測值的時(shí)間序列。遍歷所有PMU安裝節(jié)點(diǎn)，即可獲得所有 PMU安裝節(jié)點(diǎn)的注入有功功率和無功功率的量測值的時(shí)間序列。
S102:采集所述待校核的子系統(tǒng)中全部PMU安裝節(jié)點(diǎn)的電壓幅值和電壓 相角，將所述電壓幅值和電壓相角作為含多松弛節(jié)點(diǎn)的混合動態(tài)仿真的輸入， 獲得PMU安裝節(jié)點(diǎn)注入有功功率和無功功率的計(jì)算值的時(shí)間序列。
將PMU安裝節(jié)點(diǎn)作為松弛節(jié)點(diǎn)，由PMU安裝節(jié)點(diǎn)的電壓幅值和電壓相 角計(jì)算PMU安裝節(jié)點(diǎn)的有功功率和無功功率。
需要i兌明的是，S101和S102沒有先后順序。
S103:將所述量測值的時(shí)間序列與所述計(jì)算值的時(shí)間序列進(jìn)行比較，判斷 所述待校核的子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)是否合理。
如果全部PMU安裝節(jié)點(diǎn)中出現(xiàn)一個或者多個節(jié)點(diǎn)的注入有功功率計(jì)算值 的時(shí)間序列或者注入無功功率計(jì)算值的時(shí)間序列與PMU量測值不一致，則說 明待校核的子系統(tǒng)中存在模型結(jié)構(gòu)或者參數(shù)不合理的情況。
需要說明的是，待校核的子系統(tǒng)規(guī)模可大可小，甚至可以是單獨(dú)的電氣設(shè) 備。當(dāng)待校核的子系統(tǒng)是一個單獨(dú)的電氣設(shè)備(例如發(fā)電機(jī))時(shí)，這時(shí)就簡化 為對電力設(shè)備進(jìn)行單獨(dú)的校核。如果PMU安裝節(jié)點(diǎn)的注入有功功率的計(jì)算值 和量測值曲線不一致，或者注入無功功率的計(jì)算值和量測值曲線不一致，則說 明該電氣設(shè)備的模型結(jié)構(gòu)和參數(shù)不合理。
本發(fā)明提供的基于混合動態(tài)仿真的電力系統(tǒng)模型校核方法，將PMU安裝 節(jié)點(diǎn)作為松弛節(jié)點(diǎn)，采集PMU安裝節(jié)點(diǎn)的電壓幅值和電壓相角，作為混合動 態(tài)仿真的輸入，得到注入有功功率和無功功率的計(jì)算值；采集與PMU安裝節(jié) 點(diǎn)相連的所有線路的有功功率和無功功率，得到注入有功功率和無功功率的量 測值；將計(jì)算值與量測值比較，校核電力系統(tǒng)模型是否合理。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn) 對全局電網(wǎng)、局部電網(wǎng)和單個運(yùn)行設(shè)備的電力系統(tǒng)模型的結(jié)構(gòu)和參數(shù)進(jìn)行校
9核，不需要引入任何新元件，避免了中間誤差的存在，因此可以準(zhǔn)確判斷電力 系統(tǒng)模型的結(jié)構(gòu)和參數(shù)是否合理。
參見圖2,該圖為本發(fā)明方法第二實(shí)施例流程圖。
S201:根據(jù)PMU的量測配置，提取待校核的子系統(tǒng)。
如圖3所示，如果子系統(tǒng)A通過n條支路與系統(tǒng)的其他部分相連，那么 這n條支路就形成了一個割集。如果割集中的每一條支路都至少有一端節(jié)點(diǎn) (首端節(jié)點(diǎn)或者末端節(jié)點(diǎn))裝有PMU,則可以將子系統(tǒng)A從整個系統(tǒng)中提取 出來。
提取的具體過程為對割集中每條支路，選擇一個與這條支路相連的裝有 PMU的節(jié)點(diǎn)，將這個PMU安裝節(jié)點(diǎn)拆分成兩個節(jié)點(diǎn)，分別作為子系統(tǒng)A和 系統(tǒng)的其他部分(B部分和C部分)的邊界節(jié)點(diǎn)。如圖4和圖5所示，PMU 安裝節(jié)點(diǎn)成了待校核子系統(tǒng)A的邊界節(jié)點(diǎn)。其中，子系統(tǒng)A作為待校核的子 系統(tǒng)。
S202:采集與待校核的子系統(tǒng)中全部PMU安裝節(jié)點(diǎn)相連的線路的有功功 率和無功功率，獲得PMU安裝節(jié)點(diǎn)注入有功功率和無功功率的量測值的時(shí)間 序列。
S203:采集所述待校核的子系統(tǒng)中全部PMU安裝節(jié)點(diǎn)的電壓幅值和電壓 相角，對所述電壓幅值和電壓相角進(jìn)行預(yù)處理。 對所述電壓幅值和電壓相角進(jìn)行預(yù)處理具體為
角的測量時(shí)間序列。
大擾動時(shí)刻往往伴隨著電氣量的大幅度變化(包括母線電壓、線^各電流和 發(fā)電機(jī)電磁功率等)、頻率漂移和系統(tǒng)振蕩等現(xiàn)象，能更好的激發(fā)電氣元件的 動態(tài)性能。
例如電氣量大幅度變化使得勵磁調(diào)節(jié)器、調(diào)速器等控制器的限制環(huán)節(jié)搭 界，激發(fā)電氣元件的非線性特征(包括發(fā)電機(jī)、變壓器的,茲飽和特性等)。系 統(tǒng)振蕩激發(fā)電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(PSS, Power System Stabilization)的性能，'激發(fā) 電氣元件的阻尼效果等。因此提取大擾動及其過渡過程的PMU測量時(shí)間序列 數(shù)據(jù)作為待校核子系統(tǒng)模型結(jié)構(gòu)和參數(shù)的數(shù)據(jù)源。S203b:對所述電壓幅值和電壓相角的測量時(shí)間序列進(jìn)行多項(xiàng)式插值。 對測量時(shí)間序列進(jìn)行多項(xiàng)式插值主要是用來匹配混合動態(tài)仿真步長。 PMU的采樣頻率一4殳為20Hz-30Hz,而混合動態(tài)仿真步長一4殳取0.01s。 PMU采樣時(shí)間間隔大于動態(tài)仿真步長，因此本發(fā)明實(shí)施例采用多項(xiàng)式插值的 方法補(bǔ)充未采集的數(shù)據(jù)，使經(jīng)插值后的量測數(shù)據(jù)的時(shí)間間隔與混合動態(tài)仿真步 長相等。
插值的具體做法如下
從PMU量測數(shù)據(jù)中提取出"+ l個連續(xù)的采樣點(diǎn)他,z。),",a),.. ，(, ,z )},建 立如式(1)的"階多項(xiàng)式戶(O，
戶(O = a。 + w +…+ w" ( 1)
滿足
P(,,) = z,z二0，l,…，" (2) 其中，^是釆樣時(shí)刻，z,是采樣值，"為自然數(shù)。 由數(shù)值理論可知這樣的插值多項(xiàng)式尸(O是存在且唯一的。 如果在HJ之間的,'處插入一個偽量測點(diǎn)(r,z')，則首先利用K,U之間 的采用序列，計(jì)算出式(1)的系數(shù)"。,a,…,a，然后只需要將,'代入式(1)即可
求出插值z'。
z' = a。+。/'+... +W" (3) 需要說明的是，"的值一般取2就可以滿足要求，"取值過大容易造成"病
態(tài)"的數(shù)值問題。采用如上方法就可以對PMU量測時(shí)間序列進(jìn)行插值，使相 鄰凝:據(jù)的時(shí)間間隔與動態(tài)仿真步長相同。
S203c:將所述測量時(shí)間序列和插值后的偽測量時(shí)間序列保存在測量數(shù)據(jù) 文件中。
S204:將測量數(shù)據(jù)文件中的數(shù)據(jù)作為含多松弛節(jié)點(diǎn)的混合動態(tài)仿真的輸 入，獲得PMU安裝節(jié)點(diǎn)注入有功功率和無功功率的計(jì)算值的時(shí)間序列。
S205:將所述量測值的時(shí)間序列與所述計(jì)算值的時(shí)間序列進(jìn)行比較，判斷 所述待校核的子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)是否合理。
下面具體介紹如何進(jìn)行混合動態(tài)仿真獲得PMU安裝節(jié)點(diǎn)注入有功功率和
無功功率的計(jì)算值的時(shí)間序列。
動態(tài)仿真包括動態(tài)元件模型部分微分方程組的求解和網(wǎng)絡(luò)元件模型部分代數(shù)方程組的求解，可用式(4)表示。
其中x^x,，A…xJ表示動態(tài)元件模型中的n個狀態(tài)變量(包括發(fā)電機(jī)功角
^、角速度w等)，相應(yīng)的有"個微分方程;t,-y;(x,力，"u,…，"。"Un,}
表示網(wǎng)絡(luò)元件模型中m個代數(shù)變量(包括節(jié)點(diǎn)電壓^ ),相應(yīng)的有w個代數(shù)方 程0 = g, (x,力，/ = 1， 2,…,。
進(jìn)一步地，式(4)可以寫成式(5)的形式，其中^是節(jié)點(diǎn)電壓，/是節(jié) 點(diǎn)注入電流，Y是節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣。
微分方程組和代數(shù)方程組交替迭代，消除交接誤差。
求解微分方程組時(shí)，節(jié)點(diǎn)電壓^已知，對動態(tài)元件模型進(jìn)行迭代，可求出 狀態(tài)變量x新的值，并計(jì)算出節(jié)點(diǎn)注入電流/。
求解代數(shù)方程組時(shí)，節(jié)點(diǎn)注入電流/已知，求解節(jié)點(diǎn)電壓fi。
<formula>formula see original document page 12</formula>(5)
設(shè)子系統(tǒng)A中PMU安裝節(jié)點(diǎn)組成集合S,相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)電壓、節(jié)點(diǎn)注入電 流分別用《和/,表示。子系統(tǒng)A中其余節(jié)點(diǎn)組成集合O,相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)電壓、節(jié) 點(diǎn)注入電流分別用《和/。表示。將節(jié)點(diǎn)按集合S和集合O進(jìn)行分組，將式(5) 重新寫成式(6)的形式。
<formula>formula see original document page 12</formula>(6)
PMU直接測量出集合S的節(jié)點(diǎn)電壓幅值和電壓相角，在代數(shù)方程組的求 解過程中將集合S的節(jié)點(diǎn)作為松弛節(jié)點(diǎn)，其電壓幅值和電壓相角直接取自PMU 的量測值，是已知量。集合0的節(jié)點(diǎn)注入電流/。利用式(6.a)的微分方程，可 以求得積分時(shí)刻的數(shù)值。因此，在求解式(6.b)時(shí)，集合0的節(jié)點(diǎn)注入電流/。和 集合S的節(jié)點(diǎn)電壓《已知，利用(6.b)可以求出集合0的節(jié)點(diǎn)電壓《和集合S的 節(jié)點(diǎn)注入電流/,。按照計(jì)算流程，將式(6.b)改寫成式(7)的形式。l《=J。_y。A (7)
人《《+仏
求解式(7)的第一個方程組時(shí)，集合S的節(jié)點(diǎn)電壓《取自PMU的量測 值，是已知量，集合0的節(jié)點(diǎn)注入電流/。也是已知量，通過一次前代、回代 可求出集合0的節(jié)點(diǎn)電壓《。才艮據(jù)求出的《和PMU測量的《，可由式(7) 的第二個方程組直接求出集合S的節(jié)點(diǎn)注入電流人。集合S的節(jié)點(diǎn)注入有功功 率和無功功率的計(jì)算值可以表示為式(8):
CRe(《,/,') (8)
其中，《,是第,'個松弛節(jié)點(diǎn)的電壓相量，l是第i個松弛節(jié)點(diǎn)注入電流相 量的共軛，符號Re和Im分別對復(fù)數(shù)取實(shí)部和虛部，《,和a分別是第/個松弛 節(jié)點(diǎn)注入的有功功率計(jì)算值和無功功率計(jì)算值。
下面詳細(xì)說明注入有功功率和無功功率計(jì)算值的計(jì)算步驟。
S601:對待校核的子系統(tǒng)A進(jìn)行初始化，利用狀態(tài)估計(jì)建立待校核的子 系統(tǒng)A的初始潮流分布。
S602:設(shè)置"。，。時(shí)刻的動態(tài)元件模型中的狀態(tài)變量x(刀，集合O的節(jié) 點(diǎn)電壓《C/)和集合S的節(jié)點(diǎn)電壓《C/)已知，根據(jù)式(6)的h/0c，《,《)，利 用隱式梯形法求解狀態(tài)變量。+1時(shí)刻的x(_/+1): jc(_/ +1) = x(力+ i(力* 。
根據(jù)狀態(tài)變量xC/' + l)，計(jì)算出時(shí)刻的集合0的節(jié)點(diǎn)注入電流/。(/ + 1)。
S603:從測量數(shù)據(jù)文件中查找集合5的節(jié)點(diǎn)。+1時(shí)刻的電壓測量[>力'+ 1)， 根據(jù)式(7)的第1式1;。《(7 + 1) = /。(_/ + 1)-};/>力+ 1),通過一次前代回代求出集 合O的節(jié)點(diǎn)。+1時(shí)刻的電壓+ ,并根據(jù)式(7 )的第2式 人(y+1) = l《(_/+1)+;rs,《(y+1),求出集合s在,w時(shí)刻的節(jié)點(diǎn)注入電流+1)。
S604:根據(jù)式(8 )計(jì)算集合S在時(shí)刻的節(jié)點(diǎn)注入有功功率和無功功率， 并將注入有功功率和無功功率的值保存在計(jì)算數(shù)據(jù)文件中。
P力'+1) = Re(《,C/+1)力y. +1》 2力.+1) = Im(《,C/+1"/力.+1))
S605:判斷仿真時(shí)間。+,是否到了最大仿真時(shí)刻，如果是，則結(jié)束；反之 j=j+l返回S602。
13當(dāng)仿真結(jié)束時(shí)，計(jì)算數(shù)據(jù)文件中已經(jīng)保存了集合S所有PMU安裝節(jié)點(diǎn)的 注入有功功率和無功功率計(jì)算值的時(shí)間序列。
本發(fā)明實(shí)施例通過提取大擾動時(shí)刻的數(shù)據(jù)作為混合動態(tài)仿真的數(shù)據(jù)源，可 以更好地體現(xiàn)電氣元件的性能，這樣混合動態(tài)仿真的結(jié)果更準(zhǔn)確，從而可以更 準(zhǔn)確地判斷電力系統(tǒng)模型是否合理。
基于上述基于混合動態(tài)仿真的電力系統(tǒng)模型校核的方法，本發(fā)明還提供了 基于混合動態(tài)仿真的電力系統(tǒng)模型校核的系統(tǒng)，下面結(jié)合具體實(shí)施例來詳細(xì)說 明其組成部分。
參見圖6,該圖為本發(fā)明系統(tǒng)第一實(shí)施例結(jié)構(gòu)圖。
本發(fā)明實(shí)施例提供的基于混合動態(tài)仿真的電力系統(tǒng)模型校核系統(tǒng)包括注 入有功功率和無功功率的量測值獲得單元701、注入有功功率和無功功率的計(jì) 算值獲得單元702和校核單元703。
所述注入有功功率和無功功率的量測值獲得單元701，用于采集與待校核 的子系統(tǒng)中全部PMU安裝節(jié)點(diǎn)相連的線路的有功功率和無功功率，獲得PMU 安裝節(jié)點(diǎn)注入有功功率和無功功率的量測值的時(shí)間序列。
所述注入有功功率和無功功率的計(jì)算值獲得單元702,用于采集所述待才交 核的子系統(tǒng)中全部PMU安裝節(jié)點(diǎn)的電壓幅值和電壓相角，將所述電壓幅值和 電壓相角作為含多松弛節(jié)點(diǎn)的混合動態(tài)仿真的輸入，獲得PMU安裝節(jié)點(diǎn)注入 有功功率和無功功率的計(jì)算值的時(shí)間序列。
所述校核單元703,用于將所述注入有功功率和無功功率的量測值獲得單 元701獲得的量測值的時(shí)間序列與所述注入有功功率和無功功率的計(jì)算值獲 得單元702獲得的計(jì)算值的時(shí)間序列進(jìn)行比較，判斷所述待校核的子系統(tǒng)的結(jié) 構(gòu)和參數(shù)是否合理。
本發(fā)明提供的基于混合動態(tài)仿真的電力系統(tǒng)模型校核系統(tǒng)，將PMU安裝 節(jié)點(diǎn)作為松弛節(jié)點(diǎn)，采集PMU安裝節(jié)點(diǎn)的電壓幅值和電壓相角，作為混合動 態(tài)仿真的輸入，得到注入有功功率和無功功率的計(jì)算值；釆集與PMU安裝節(jié) 點(diǎn)相連的所有線路的有功功率和無功功率，得到注入有功功率和無功功率的量 測值；將計(jì)算值與量測值比較，校核電力系統(tǒng)模型是否合理。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn) 對全局電網(wǎng)、局部電網(wǎng)和單個運(yùn)行設(shè)備的電力系統(tǒng)模型的結(jié)構(gòu)和參數(shù)進(jìn)行校核，不需要引入任何新元件，避免了中間誤差的存在，因此可以準(zhǔn)確判斷電力 系統(tǒng)模型的結(jié)構(gòu)和參數(shù)是否合理。
參見圖7,該圖為本發(fā)明系統(tǒng)第二實(shí)施例結(jié)構(gòu)圖。
本發(fā)明系統(tǒng)第二實(shí)施例與系統(tǒng)第一實(shí)施例的區(qū)別是增加了 子系統(tǒng)提取單 元801和預(yù)處理單元802。
所述子系統(tǒng)提取單元801與所述注入有功功率和無功功率的量測值獲得 單元701及注入有功功率和無功功率的計(jì)算值獲得單元702相連，用于才艮據(jù) PMU的量測配置，提取待校核的子系統(tǒng)。
所述子系統(tǒng)可大可小，也可以為一個單獨(dú)的電氣設(shè)備。
所述預(yù)處理單元802與所述注入有功功率和無功功率的計(jì)算值獲得單元 702相連，用于提取大擾動及大擾動過渡過程的數(shù)據(jù)作為所述電壓幅值和電壓 相角的測量時(shí)間序列；對所述電壓幅值和電壓相角的測量時(shí)間序列進(jìn)行多項(xiàng)式 插值；將所述測量時(shí)間序列和插值后的偽測量時(shí)間序列作為注入有功功率和無 功功率的計(jì)算值獲得單元702的輸入。
本發(fā)明實(shí)施例通過提取大擾動時(shí)刻的數(shù)據(jù)作為混合動態(tài)仿真的數(shù)據(jù)源，可 以更好地體現(xiàn)電氣元件的性能，這樣混合動態(tài)仿真的結(jié)果更準(zhǔn)確，從而可以更 準(zhǔn)確地判斷電力系統(tǒng)模型是否合理。
由于注入有功功率和無功功率的量測值和計(jì)算值均是一個時(shí)間序列，因此 最終比較的是由這兩個時(shí)間序列分別組成的兩條曲線。如果PMU安裝節(jié)點(diǎn)的 注入有功功率的計(jì)算值和量測值曲線不一致，或者注入無功功率的計(jì)算值和量 測值曲線不一致，則說明該子系統(tǒng)的模型結(jié)構(gòu)和參數(shù)不合理。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的 限制。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明。任何 熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述 揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動和修飾，或修改 為等同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本 發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬 于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種基于混合動態(tài)仿真的電力系統(tǒng)模型校核方法，其特征在于，包括采集與待校核的子系統(tǒng)中全部相量測量單元PMU安裝節(jié)點(diǎn)相連的線路的有功功率和無功功率，獲得PMU安裝節(jié)點(diǎn)注入有功功率和無功功率的量測值的時(shí)間序列；采集所述待校核的子系統(tǒng)中全部PMU安裝節(jié)點(diǎn)的電壓幅值和電壓相角，將所述電壓幅值和電壓相角作為含多松弛節(jié)點(diǎn)的混合動態(tài)仿真的輸入，獲得PMU安裝節(jié)點(diǎn)注入有功功率和無功功率的計(jì)算值的時(shí)間序列；將所述量測值的時(shí)間序列與所述計(jì)算值的時(shí)間序列進(jìn)行比較，判斷所述待校核的子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)是否合理。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于混合動態(tài)仿真的電力系統(tǒng)模型校核方法， 其特征在于，所述采集與所迷待校核的子系統(tǒng)中全部PMU安裝節(jié)點(diǎn)相連的線 路的有功功率和無功功率之前，還包括根據(jù)PMU的量測配置，提取待校核 的子系統(tǒng)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于混合動態(tài)仿真的電力系統(tǒng)模型校核方法， 其特征在于，將所述電壓幅值和電壓相角作為含多松弛節(jié)點(diǎn)的混合動態(tài)仿真的 輸入之前，還包括對所述電壓幅值和電壓相角進(jìn)行預(yù)處理，具體為提取大擾動及大擾動過渡過程的數(shù)據(jù)作為所述電壓幅值和電壓相角的測 量時(shí)間序列；對所述電壓幅值和電壓相角的測量時(shí)間序列進(jìn)行多項(xiàng)式插值； 將所述測量時(shí)間序列和插值后的偽測量時(shí)間序列保存在測量數(shù)據(jù)文件中 作為含多松弛節(jié)點(diǎn)的混合動態(tài)仿真的輸入。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于混合動態(tài)仿真的電力系統(tǒng)模型校核方法， 其特征在于，將所述電壓幅值和電壓相角作為含多松弛節(jié)點(diǎn)的混合動態(tài)仿真的 輸入，獲得PMU安裝節(jié)點(diǎn)注入有功功率和無功功率的計(jì)算值的時(shí)間序列，具 體為由PMU安裝節(jié)點(diǎn)的電壓幅值和電壓相角獲得所述PMU安裝節(jié)點(diǎn)注入電流;由所述電壓幅值和注入電流獲得所述注入有功功率和無功功率的計(jì)算值。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于混合動態(tài)仿真的電力系統(tǒng)模型校核方法，其特征在于，所述采集與待校核的子系統(tǒng)中全部PMU安裝節(jié)點(diǎn)相連的線路的 有功功率和無功功率，和，采集所述待校核的子系統(tǒng)中全部PMU安裝節(jié)點(diǎn)的 電壓幅值和電壓相角的采樣頻率為20Hz-30Hz。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于混合動態(tài)仿真的電力系統(tǒng)模型校核方法， 其特征在于，所述混合動態(tài)仿真的步長為O.Ols。
7、 一種基于混合動態(tài)仿真的電力系統(tǒng)模型校核系統(tǒng)，其特征在于，包括 注入有功功率和無功功率的量測值獲得單元、注入有功功率和無功功率的計(jì)算 值獲得單元和校核單元；所述注入有功功率和無功功率的量測值獲得單元，用于采集與待校核的子 系統(tǒng)中全部PMU安裝節(jié)點(diǎn)相連的線路的有功功率和無功功率，獲得PMU安 裝節(jié)點(diǎn)注入有功功率和無功功率的量測值的時(shí)間序列；所述注入有功功率和無功功率的計(jì)算值獲得單元，用于采集所述待校核的 子系統(tǒng)中全部PMU安裝節(jié)點(diǎn)的電壓幅值和電壓相角，將所述電壓幅值和電壓 相角作為含多松弛節(jié)點(diǎn)的混合動態(tài)仿真的輸入，獲得PMU安裝節(jié)點(diǎn)注入有功 功率和無功功率的計(jì)算值的時(shí)間序列；所述4交核單元，用于將所述注入有功功率和無功功率的量測值獲得單元獲 得的量測值的時(shí)間序列與所述注入有功功率和無功功率的計(jì)算值獲得單元獲 得的計(jì)算值的時(shí)間序列進(jìn)行比較，判斷所述待校核的子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)是否 合理。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于混合動態(tài)仿真的電力系統(tǒng)模型校核系統(tǒng)， 其特征在于，所述系統(tǒng)還包括與所述注入有功功率和無功功率的量測值獲得單 元及注入有功功率和無功功率的計(jì)算值獲得單元相連的子系統(tǒng)提取單元；所述子系統(tǒng)提取單元，用于根據(jù)PMU的量測配置，提取待校核的子系統(tǒng)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于混合動態(tài)仿真的電力系統(tǒng)模型校核系統(tǒng)， 其特征在于，所述系統(tǒng)還包括與所述注入有功功率和無功功率的計(jì)算值獲得單 元相連的預(yù)處理單元，用于提取大擾動及大擾動過渡過程的數(shù)據(jù)作為所述電壓 幅值和電壓相角的測量時(shí)間序歹'J;對所述電壓幅值和電壓相角的測量時(shí)間序列 進(jìn)行多項(xiàng)式插值；將所述測量時(shí)間序列和插值后的偽測量時(shí)間序列作為注入有 功功率和無功功率的計(jì)算值獲得單元的輸入。
10、根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于混合動態(tài)仿真的電力系統(tǒng)模型校核系統(tǒng)， 其特征在于，所述注入有功功率和無功功率的計(jì)算值獲得單元，用于采集所述 待校核的子系統(tǒng)中全部PMU安裝節(jié)點(diǎn)的電壓幅值和電壓相角，將所述電壓幅 值和電壓相角作為含多松弛節(jié)點(diǎn)的混合動態(tài)仿真的輸入，獲得PMU安裝節(jié)點(diǎn) 注入有功功率和無功功率的計(jì)算值的時(shí)間序列，具體為由PMU安裝節(jié)點(diǎn)的電壓幅值和電壓相角獲得所述PMU安裝節(jié)點(diǎn)注入電流;由所述電壓幅值和注入電流獲得所述注入有功功率和無功功率的計(jì)算值。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于混合動態(tài)仿真的電力系統(tǒng)模型校核方法及系統(tǒng)，方法包括采集與待校核的子系統(tǒng)中全部PMU安裝節(jié)點(diǎn)相連的線路的有功功率和無功功率，獲得PMU安裝節(jié)點(diǎn)注入有功功率和無功功率的量測值的時(shí)間序列；采集待校核的子系統(tǒng)中全部PMU安裝節(jié)點(diǎn)的電壓幅值和電壓相角，將電壓幅值和電壓相角作為含多松弛節(jié)點(diǎn)的混合動態(tài)仿真的輸入，獲得PMU安裝節(jié)點(diǎn)注入有功功率和無功功率的計(jì)算值的時(shí)間序列；將量測值的時(shí)間序列與計(jì)算值的時(shí)間序列進(jìn)行比較，判斷待校核的子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)是否合理。本發(fā)明不需要引入任何新元件，避免了中間誤差的存在，因此可以準(zhǔn)確判斷電力系統(tǒng)模型的結(jié)構(gòu)和參數(shù)是否合理。
文檔編號H02J3/00GK101651343SQ200910092848
公開日2010年2月17日 申請日期2009年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月9日
發(fā)明者伍雙喜, 吳文傳, 孫宏斌, 張伯明 申請人:國家電網(wǎng)公司;清華大學(xué)