一种发电厂机组动力系统模型校核方法技术方案

本发明专利技术公开了一种发电厂机组动力系统模型校核方法，包括以下步骤：A:找出关键发电机；B:利用PMU装置通过采集关键发电机的电压幅值、电压相角、有功功率和无功功率、AVR/PSS的开关量状态；C:对PMU装置采集到的时序数列进行预处理；D:对PMU装置采集到的时序数列波动量进行分析；E:使用基于移相变压器法的混合动态仿真算法分别计算每一组模型参数所对应的关键发电机功率仿真时序数组；F:进行误差计算，得到多组误差指标；G:最小的误差指标所对应的关键发电机模型参数库中的模型参数即为最优发电机模型参数。本发明专利技术能够对电力系统动态仿真程序中的发电机模型进行准确的评估，维护电力系统安全稳定运行。

【技术实现步骤摘要】
—种发电厂机组动力系统模型校核方法
本专利技术涉及一种模型校核方法，尤其涉及。
技术介绍
目前，仿真技术在电力系统规划、运行中扮演着重要的角色，动态仿真的计算结果不仅常常被用于指导系统的运行方式，还被用于设定各种控制设备参数。使用不可信的仿真结果来指导安排电网运行，将给系统安全埋下隐患。1996年8月，美国西部电力系统发生大停电事故，美国邦纳维尔电管局(BPA)用当时WSCC指导系统运行的数据库重现停电过程时发现，仿真结果是为一个平稳的运行状态，根本无法再现系统振荡失稳的动态过程，引起了电力从业人员对电力系统动态仿真的担忧。2004年3月，东北电网组织进行人工三相短路试验与电网仿真对比校验，发现确有必要将仿真结果与实际系统真实状况进行对比研究，分析仿真结果的准确性和可信度。因此，如何提高仿真结果的准确性已成为目前研究的热点。发电机组包含发电机、励磁系统、原动机及调速器，是决定电力系统动态行为特征的关键设备，其数学模型及参数的有效性将直接影响系电力系统动态仿真结果。因此，对发电机组仿真模型的有效性评估显得尤为重要。目前，电力系统动态仿真程序中的发电机模型大都采用典型数学模型，参数采用厂家数据、典型数据或者现场实测数据，无论以何种方式构建的发电机仿真模型，其动态特性的有效性都有待进一步评估。长期以来，为了验证并得到较准确的发电机模型，人们普遍采用设备现场测试的方法来获得其特性参数。WSCC规定，IOMW以上机组的参数必须经过实测才能入网，中国也早在1990年的电网工作会议上就建议对发电机参数进行实测。在西部电力协调委员会(Western ElectricityCoordinating Council 一 WECC)系统中，大约有80%的发电设备经过了测试；而北美电力可靠性委员会(North American Electricity Reliability Council 一 NERC)的政策文件规定，发电机每五年要进行一次测试。但这种定期重复进行参数测试的方法，将大大增加电厂的工作量和费用负担，并影响发电机的正常运行，且现场测得的参数也会因为各种误差原因而不尽准确。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供，能够对电力系统动态仿真程序中的发电机模型进行准确的评估，保证仿真数据的可行度，维护电力系统安全稳定运行。本专利技术采用下述技术方案:，包括以下步骤:A:对电网中的发电机组进行容量、调频性能分析，找出对频率影响最大的关键发电机作为研究对象；B:将关键发电机的高压母线或出线设置为边界母线，在边界母线处安装PMU装置，利用PMU装置通过采集边界母线的电压向量值和电流向量值获得关键发电机的电压幅值、电压相角、有功功率和无功功率，并利用PMU装置采集关键发电机AVR/PSS的开关量状态；C:对PMU装置采集到的时序数列进行预处理；D:对PMU装置采集到的时序数列波动量进行分析；若时序数列的波动量小于误差范围时，则忽略该时序数列，返回到步骤A ;若时序数列的波动量大于误差范围时，则进入步骤E ;E:依次读取关键发电机模型参数库中的每一组模型参数，使用基于移相变压器法的混合动态仿真算法，分别得到每一组模型参数所对应的关键发电机功率仿真时序数组；F:利用步骤E中得到的每一组模型参数所对应的关键发电机功率仿真时序数组，分别计算每一组模型参数所对应的关键发电机仿真有功功率和仿真无功功率，并将计算得出的各组关键发电机仿真有功功率和仿真无功功率与PMU测得的关键发电机有功功率和无功功率进行误差计算，得到多组误差指标；G:在步骤F中得到的多组误差指标中选取最小的误差指标，此误差指标所对应的关键发电机模型参数库中的模型参数即为最优发电机模型参数。所述步骤C中对PMU装置采集到的时序数列进行预处理的方法为:利用差分方法对PMU装置采集到的数据缺失点进行补齐；然后利用平均值的方法得到平滑曲线，去除数据中的毛刺以及突变；最后根据仿真的步长重新生成优化后的时序数列。所述的步骤E中，基于移相变压器法的混合动态仿真算法包括以下步骤:a:读入PMU装置采集到的时序数列波动量；b:构建关键发电机子系统的网架，增加一组移相变压器和无穷大发电机；c:利用边界点电压幅值和相角的初始值，初始化无穷大发电机母线电压的初始值，进行潮流计算，获得关键发电机子系统的初始状态；d:分别读取关键发电机模型参数库中的每一组模型参数，进行参数合理性检查；e:形成导纳矩阵和雅可比矩阵，联立求解微分方程和代数方程，判别初始条件的合理性；f:开始仿真并设置仿真初始时间；g:根据时序数列的时间差值设置混合动态仿真的仿真步长，得到下一个仿真时刻和电压幅值和相角值，修改移相变压器的移向角和变比，利用梯形积分法进行计算；梯形积分法的步长根据PMU数据的步长和收敛性进行变化，当PMU时间间隔变化时，自动改变计算步长；当计算不收敛时，自动减小步长为原步长的一半，直到收敛；h:重复步骤g，直至PMU所采集到经预处理后的时序数列中所有的数据全部仿真完毕。所述步骤b中，增加的发电机和移相变压器的初始状态如下:( I)发电机模型采用经典模型；(2)发电机的内电抗采用最小值；(3)发电机的惯性时间常数采用最大值；(4)发电机的电压设定为lp.u.;(5)移相变压器的阻抗为O ;(6)发电机的初始有功值采用PMU装置采集到的有功功率初始值；(7)移相变压器的初始变比n采用PMU装置采集到的电压幅值初始值；(8)移相变压器的的初始移向角α采用PMU装置采集到的电压相角初始值。所述步骤g中，在修改移相变压器的移向角和变比后，利用注入电流法进行仿真，使网络导纳矩阵变为定值，不必跟随移相变压器的步长和变比进行修改的对称矩阵。所述步骤g中，使用变步长算法，以数据时间点修改步长，同时考虑算法的收敛性；当PMU时间间隔变化时，自动改变计算步长；当计算不收敛时，自动减小步长为原步长的一半，直到收敛。所述的步骤F中，误差指标的计算包含残值计算和特征值计算；残值计算过程如下:(1)将变量的比较时间序列减去基准时间序列，得到一组残差时间序列；(2)对残差时间序列建立合适的数学模型，并给出相应的定量指标；(3)利用公式本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发电厂机组动力系统模型校核方法，其特征在于，包括以下步骤： A:对电网中的发电机组进行容量、调频性能分析，找出对频率影响最大的关键发电机作为研究对象； B:将关键发电机的高压母线或出线设置为边界母线，在边界母线处安装PMU装置，利用PMU装置通过采集边界母线的电压向量值和电流向量值获得关键发电机的电压幅值、电压相角、有功功率和无功功率，并利用PMU装置采集关键发电机AVR/PSS的开关量状态； C:对PMU装置采集到的时序数列进行预处理； D:对PMU装置采集到的时序数列波动量进行分析；若时序数列的波动量小于误差范围时，则忽略该时序数列，返回到步骤A；若时序数列的波动量大于误差范围时，则进入步骤E； E:依次读取关键发电机模型参数库中的每一组模型参数，使用基于移相变压器法的混合动态仿真算法，分别得到每一组模型参数所对应的关键发电机功率仿真时序数组； F:利用步骤E中得到的每一组模型参数所对应的关键发电机功率仿真时序数组，分别计算每一组模型参数所对应的关键发电机仿真有功功率和仿真无功功率，并将计算得出的各组关键发电机仿真有功功率和仿真无功功率与PMU测得的关键发电机有功功率和无功功率进行误差计算，得到多组误差指标； G:在步骤F中得到的多组误差指标中选取最小的误差指标，此 误差指标所对应的关键发电机模型参数库中的模型参数即为最优发电机模型参数。...

【技术特征摘要】
1.一种发电厂机组动力系统模型校核方法，其特征在于，包括以下步骤: A:对电网中的发电机组进行容量、调频性能分析，找出对频率影响最大的关键发电机作为研究对象； B:将关键发电机的高压母线或出线设置为边界母线，在边界母线处安装PMU装置，利用PMU装置通过采集边界母线的电压向量值和电流向量值获得关键发电机的电压幅值、电压相角、有功功率和无功功率，并利用PMU装置采集关键发电机AVR/PSS的开关量状态； C:对PMU装置采集到的时序数列进行预处理； D:对PMU装置采集到的时序数列波动量进行分析；若时序数列的波动量小于误差范围时，则忽略该时序数列，返回到步骤A ;若时序数列的波动量大于误差范围时，则进入步骤E ； E:依次读取关键发电机模型参数库中的每一组模型参数，使用基于移相变压器法的混合动态仿真算法，分别得到每一组模型参数所对应的关键发电机功率仿真时序数组； F:利用步骤E中得到的每一组模型参数所对应的关键发电机功率仿真时序数组，分别计算每一组模型参数所对应的关键发电机仿真有功功率和仿真无功功率，并将计算得出的各组关键发电机仿真有功功率和仿真无功功率与PMU测得的关键发电机有功功率和无功功率进行误差计算，得到多组误差指标； G:在步骤F中得到的多组误差指标中选取最小的误差指标，此误差指标所对应的关键发电机模型参数库中的模型参数即为最优发电机模型参数。2.根据权利要求1所述的发电厂机组动力系统模型校核方法，其特征在于，所述步骤C中对PMU装置采集到的时序数`列进行预处理的方法为:利用差分方法对PMU装置采集到的数据缺失点进行补齐；然后利用平均值的方法得到平滑曲线，去除数据中的毛刺以及突变；最后根据仿真的步长重新生成优化后的时序数列。3.根据权利要求1或2所述的发电厂机组动力系统模型校核方法，其特征在于，所述的步骤E中，基于移相变压器法的混合动态仿真算法包括以下步骤: a:读入PMU装置采集到的时序数列波动量； b:构建关键发电机子系统的网架，增加一组移相变压器和无穷大发电机；c:利用边界点电压幅值和相角的初始值，初始化无穷大发电机母线电压的初始值，进行潮流计算，获得关键发电机子系统的初始状态；...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭为民，唐耀华，叶小晖，仲悟之，宋新立，崔猛，魏强，刘涛，吴国旸，
申请(专利权)人：国家电网公司， 国网河南省电力公司电力科学研究院， 中国电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11