基于粒子群算法的負(fù)荷頻率特性研究

時(shí)間：2022-03-21 00:40:41

關(guān)鍵字：負(fù)荷頻率特性粒子群優(yōu)化算法故障擬合法

手機(jī)看文章

掃描二維碼
隨時(shí)隨地手機(jī)看文章

[導(dǎo)讀]摘要:首先研究負(fù)荷模型參數(shù)對(duì)電網(wǎng)仿真頻率動(dòng)態(tài)過(guò)程影響的程度,確定負(fù)荷模型參數(shù)辨識(shí)靈敏度:隨后采用基于粒子群優(yōu)化算法的故障擬合法進(jìn)行負(fù)荷頻率特性參數(shù)辨識(shí),這對(duì)異步聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)或孤網(wǎng)系統(tǒng)負(fù)荷建模仿真具有重要的實(shí)施意義。

引言

2016年云南電網(wǎng)與南方電網(wǎng)開(kāi)始異步運(yùn)行,云南電網(wǎng)系統(tǒng)容量變小,當(dāng)發(fā)生故障導(dǎo)致系統(tǒng)功率失衡時(shí),系統(tǒng)頻率穩(wěn)定問(wèn)題凸顯。而之前在云南電網(wǎng)與南方電網(wǎng)其余四省同步聯(lián)網(wǎng)時(shí),即便發(fā)生嚴(yán)重故障,電網(wǎng)的波動(dòng)也主要表現(xiàn)在功角和電壓上,頻率變化相對(duì)很小,所以在之前的暫態(tài)穩(wěn)定分析時(shí)未將頻率偏差A(yù)/作為重點(diǎn)研究對(duì)象。

目前,電力系統(tǒng)數(shù)字仿真已經(jīng)深入應(yīng)用到電力系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、運(yùn)行、調(diào)度等各個(gè)領(lǐng)域,在電力系統(tǒng)的數(shù)字仿真計(jì)算中,負(fù)荷模型的準(zhǔn)確性對(duì)電力系統(tǒng)仿真結(jié)果影響巨大。

1負(fù)荷頻率特性研究模型

目前,電力行業(yè)內(nèi)系統(tǒng)分析采用的仿真工具以中國(guó)電力科學(xué)研究院PsD-BPA潮流及暫態(tài)穩(wěn)定程序?yàn)橹?為遵循研究工作的實(shí)用性原則,采用靜態(tài)負(fù)荷模型+三階感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)綜合負(fù)荷模型,如圖1所示。

含頻率的改進(jìn)綜合負(fù)荷模型共有16個(gè)參數(shù)。其中,三階感應(yīng)電動(dòng)機(jī)部分待辨識(shí)的參數(shù)有8個(gè),這些參數(shù)都是電動(dòng)機(jī)容量基準(zhǔn)下的標(biāo)么值,它們分別是[Rs、Ⅹs、Rr、Xr、Xm、X、A、B]:擴(kuò)展ZIP模型有6個(gè)參數(shù)[Pz、PP、0z、0P、LDP、LDo]:加上定義的兩個(gè)參數(shù)Kpm、Mlf,一共是16個(gè)參數(shù)。

2參數(shù)靈敏度分析

分析負(fù)荷模型參數(shù)對(duì)整體頻率特性的影響,并找出對(duì)頻率特性影響最大的那些參數(shù),即靈敏參數(shù)。

故障采用楚穗直流單極閉鎖和溪洛渡單機(jī)(620Mw）無(wú)故障跳閘進(jìn)行仿真計(jì)算:分別攝動(dòng)含頻率負(fù)荷模型的參數(shù),選擇攝動(dòng)步長(zhǎng)為參數(shù)值的30%,觀察不同的參數(shù)變化時(shí)對(duì)頻率仿真曲線的影響范圍和程度。例如,攝動(dòng)LDP(頻率變化1%引起的有功變化百分?jǐn)?shù)）參數(shù),仿真結(jié)果如圖2所示。

經(jīng)過(guò)對(duì)負(fù)荷模型所有參數(shù)進(jìn)行攝動(dòng)分析,感應(yīng)電動(dòng)機(jī)參數(shù)轉(zhuǎn)子的慣性時(shí)間常數(shù)X、A,電動(dòng)機(jī)負(fù)荷在總負(fù)荷中所占的比例Kpm以及擴(kuò)展ZIP模型參數(shù)PZ、PP、LDP等共計(jì)6個(gè)參數(shù)對(duì)頻率的靈敏度比較大:其余參數(shù)值對(duì)系統(tǒng)頻率的靈敏度比較小。靈敏參數(shù)對(duì)頻率特性影響情況如表1所示。

3粒子群優(yōu)化算法(PS0）的負(fù)荷模型參數(shù)辨識(shí)

目前,云南負(fù)荷模型參數(shù)如下:ZIP模型6個(gè)參數(shù)[PZ、PP、0Z、0P、LDP、LDo]分別為[1、0、1、0、1.2、-2]:電動(dòng)機(jī)模型8個(gè)參數(shù)[Rs、Xs、Rr、Xr、Xm、2X、A、B]分別為[0.02、0.18、0.02、0.12、3.499、2.0、0.85、0]:定義的兩個(gè)參數(shù)Kpm、s0(Mlf）分別為0.5、0.0116。經(jīng)實(shí)測(cè)仿真計(jì)算對(duì)比,目前仿真計(jì)算最大頻率偏差大于實(shí)測(cè)值,頻率恢復(fù)穩(wěn)定時(shí)長(zhǎng)小于實(shí)測(cè)值,有必要進(jìn)行負(fù)荷頻率特性參數(shù)優(yōu)化。

粒子群優(yōu)化算法目標(biāo)函數(shù):本次主要對(duì)系統(tǒng)頻率進(jìn)行研究,將目標(biāo)函數(shù)設(shè)定為仿真頻率與實(shí)測(cè)頻率的誤差。誤差分為兩部分,即最大頻率偏差誤差errormax和整體頻率誤差errorall。本文目標(biāo)函數(shù)設(shè)置為:

式中,n1和n2表示權(quán)重。

約束條件:仿真過(guò)程中,功角穩(wěn)定、頻率穩(wěn)定及電壓穩(wěn)定。

基于Ps0的負(fù)荷模型參數(shù)優(yōu)化算法流程圖如圖3所示。

本次優(yōu)化算法故障擬合來(lái)源于云南異步聯(lián)網(wǎng)試驗(yàn)楚穗單極閉鎖(一次調(diào)頻死區(qū)均整定為士0.05Hz）實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。待優(yōu)化的粒子維度為6,即2H、Kpm、A、PZ、PP、LDP6個(gè)參數(shù),仿真中更關(guān)注最大頻率偏差,n1=0.9。采用Ps0優(yōu)化算法進(jìn)行搜索后,獲得最小誤差搜索曲線如圖4所示。