【精彩论文】基于冲击负荷注入的电力系统混合动态仿真方法

Original 中国电力中国电力 2023-12-18

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张艳军，高凯，张建

国网辽宁省电力有限公司

刘佳琦，周在彦，姜赫

东北电力大学现代电力系统仿真控制与绿色电能新技术教育部重点实验室

引文信息

张艳军, 刘佳琦, 高凯, 等. 基于冲击负荷注入的电力系统混合动态仿真方法[J]. 中国电力, 2020, 53(3): 59-65.

ZHANG Yanjun, LIU Jiaqi, GAO Kai, et al. Hybrid dynamic simulation method of power system based on impulse load injection[J]. Electric Power, 2020, 53(3): 59-65.

研究背景

数值仿真常用于电力系统动态行为的分析，因此仿真的可信度显得尤为重要。不可信的仿真可能产生与实际情况相反的结果。不准确的模型参数通常会造成仿真结果与实测数据存在差异。电力系统幅员辽阔，且涉及大量元件，元件之间有强耦合关系，导致仿真误差的溯源成为研究难点。利用PMU记录的实测信息进行仿真可信度验证，保证仿真结果可以准确描述电力系统动态行为，是国内外学者关心的问题。

论文所解决的问题及意义

目前，现有商用仿真软件中通常不设实测信息直接注入功能，只能通过数据接口实现混合动态仿真。但在已封装的商用软件中，数据接口模式固定，严重影响数据直接注入方法的实用性。

提出一种新的混合动态仿真途径。本文方法依托商用软件中原有的模型库及功能，将实测数据以恒定负荷及施加在负荷节点的冲击负荷扰动的形式注入仿真系统，其无需等值外部系统，在避免了等值参数不准确、元件理想程度不足带来的误差的同时实现了实测信息直接、精确的注入，实现了一种新型混合动态仿真。

图1 等值后的仿真系统

论文重点内容

以两区域互联系统为例，在两区域的母线处分别配有PMU量测设备，其记录的量测信息为母线的U 、θ 线路传输的P 和Q 等。若把区域A看做研究对象，则需要将区域B以外的系统移除，将实测信息直接注入区域A边界节点进行解耦。受限于商用软件的固有功能，实测数据很难直接注入仿真系统，自定义数据接口的开发及调用大大降低了混合动态仿真方法的便捷性、实用性，因此需要依托商用软件固有的模型及功能将实测数据准确注入。

利用模型库中的恒阻抗或恒功率负荷模型，将实测功率数据可以分为恒定负荷及负荷节点上的冲击负荷。

图2 总体流程图

利用冲击负荷注入作为系统的分块解耦的手段，将误差溯源的定位缩小至某一区域或某一电力系统元件。

当同步发电机的仿真结果与实测数据不一致时，为了提高动态仿真精度，势必需要对研究系统的模型和参数进行校核。

通过轨迹灵敏度计算，得到每个参数影响仿真轨迹的程度，取其中较大的作为待校正参数集。然后进行参数修正，提高参数准确度。

电力系统仿真验证流程如下图所示：

图3 基于冲击负荷注入法的分块解耦仿真验证流程

研究结论

结合冲击负荷注入法，提出了一种新型电力系统混合动态仿真策略。本方法无需对外部系统进行等值，避免了计算等值参数引入的仿真误差，同时也不用对外部接口进行编写程序，简单易于实现。结合了商业化软件，很大程度上缩小了仿真误差溯源的范围。为电力系统动态仿真验证中提供了新思路，也为下一阶段基于商用软件实现电力系统仿真验证及自动模型参数校核奠定了基础，具有更好的工程应用前景。

主要作者介绍

第一作者：张艳军（1977—），男，博士，高级工程师（教授级），从事电力系统安全稳定分析研究。

E-mail：zhangyj641@163.com。

第二作者：刘佳琦（1994—），女，通信作者，硕士研究生，从事电力系统动态仿真验证分析研究。

E-mail：472353027@qq.com。

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