基于PMU的发电机调速系统模型准确性评价研究

【摘要】：我国电网规模越来越庞大,结构更为复杂,维护电力系统安全稳定运行的困难也就随之增大,要想实现对故障的快速响应、快速恢复,就必须建立在对电力系统元件的动态特性充分了解的基础上,这很大程度上要依赖动态仿真。仿真结果是否能准确反映实际系统的动态特性成为了至关重要的问题。发电机调速系统是电力系统的重要组成部分,其模型及参数的准确性将直接影响动态仿真结果的准确性。因此,对调速系统模型准确性评价研究意义重大。本文主要做了以下几部分工作:混合动态仿真的实现方法及适用范围研究、仿真软件的开发、基于混合动态仿真的有功类误差指标的量化和算例验证。首先,通过对现有混合动态仿真实现方法的优缺点分析,本文选取了一种将外部系统等值为理想移相变压器和无穷大电源的方法实现混合动态仿真,利用动态仿真结果与PMU实测值的差异来验证调速系统模型有效性。这种方法易于实现、简单有效,使得基于混合动态仿真的模型准确性评价成为可能。同时,在离线模式下对混合动态仿真的适用范围进行研究,界定了离线下几种影响因素的范围值。为了方便混合动态仿真计算,本文基于C#平台开发了含全过程动态仿真的一体化计算软件—发电机调速系统模型仿真软件,用可视化编程技术将外部系统等值方法、移相变压器调节原理和数据预处理方法程序化,为较好的PMU实测数据的注入提供了一个接口,实现了实测和仿真相结合的混合动态仿真,提高了模型仿真的准确性。评价仿真模型准确性要有量化的误差指标。现有的误差计算方法都有一定的局限性,无法全面地反应发电机调速系统对故障的响应状态。基于电网频率的时间特征,本文结合一次调频性能提出一种电网频率波动分段的发电机调速系统模型准确性评价指标体系,针对不同时段的响应,分别提出了仿真误差的量化评价指标,此指标体系既可以准确地反映有功数据间动态上的误差大小,还可表征调速系统模型的一次调频能力,为调速系统模型及参数的校核提供了一定的依据。最后,以河南丰鹤电厂以及BPA软件自带的9节点算例为例应用以上指标体系进行分析评价。先用软件对GS、GJ和CCS三种模型进行验证,再将仿真数据和PMU实测数据的误差进行量化计算,通过结算可以看到不同时段三种模型参数的好坏,同时表明了CCS具有更强的一次调频能力。算例验证过程证明了混合动态仿真的有效性和该误差指标体系的表征能力。