复杂电力系统精确仿真及改进方法

摘要

由于人类对电力需求的不断增大，现代电力系统的结构日趋复杂，经典电力系统的分析方法和元件模型已不能适应其发展要求，改革势在必行，本文中主要讨论了两个方面的内容：一、在系统暂态仿真方法上，探讨用电磁暂态仿真替代机电暂态仿真的可行性和必要性；二、在元件模型方面，为提高电力系统仿真精确度而对负荷及发电机建模方法提出改进。 研究的主要成果归纳如下： 1、在分析目前电力系统暂态稳定离线仿真的发展现状和趋势，常用工具软件的优缺点的基础上，提出采用ATP-EMTP作为大系统暂态稳定仿真软件。分别对WSCC3机9节点系统和江苏苏北220kV及以上系统进行潮流和暂态稳定仿真计算，所得结果和PSASP程序的计算结果对比显示，两者潮流结果非常接近，而暂态稳定计算的定性结论也相符，说明采用ATP-EMTP作为大系统暂态稳定仿真软件的可行性。针对目前电力系统暂态稳定仿真中模型的选择进行了讨论，比较了电磁暂态模型和机电暂态模型对仿真结果的影响。 2、提出采用免疫算法来进行负荷综合电动机动态模型的参数辨识，并针对负荷参数辨识的特点，对免疫算法作了改进。算例分析显示，免疫算法是解决综合电动机负荷模型参数辨识的有效方法，和遗传算法及最小二乘法相比，它具有更高的搜索效率和精度。对记忆池设计机制的改进进一步提高了搜索效率。 3、针对电力系统负荷辨识的实用化要求，提出采用基于模糊免疫网络的负荷分类方法，对量测点的大量负荷进行分类，尝试解决负荷样本众多，空间分布分散、分类边界不清晰的问题。仿真算例验证了所提方法的可行性。 4、提出一种基于实测参数的大型冲击负荷通用建模方法。该方法通过对公共连接点的电气量进行采集建模来描述冲击负荷的冲击特性，有效地解决了电力系统中量测点负荷构成复杂，冲击负荷建模困难，难以接入大系统进行仿真的问题。通过实际算例验证了模型的正确性和可行性。在江苏220kV及以上电网中应用此模型，分析比较大型冲击负荷对电力系统冲击的影响，并据此提出一些建议。 5、在发电机饱和参数的BP神经网络模型的基础上，提出一种反馈修正的神经网络饱和互感的发电机模型，用于发电机的离线时域仿真。该模型的动态补偿能力提高了仿真精度，动态补偿权值的训练是在多层前馈部分的权值W训练好的基础上，仅对补偿权部分W'进行训练，简单易行。仿真算例验证了方法的有效性和可行性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1问题的提出及研究意义

1.2电力系统时域仿真软件的研究综述

1.3电力系统元件建模研究综述

1.4人工免疫系统及神经网络的研究现状

1.5本文主要工作

第二章电力系统详细仿真及其ATP-EMTP实现

2.1引言

2.2详细仿真的含义和软件选择

2.3 ATP-EMTP进行大系统暂态稳定仿真的可行性研究

2.4详细仿真中的元件模型的影响和选择

2.5 ATP-EMTP在大系统详细仿真中的经验

2.6本章小结

第三章动态机理负荷参数辨识和分类新方法

3.1引言

3.2免疫算法用于动态负荷机理模型的参数辨识

3.3基于模糊免疫网络理论的负荷分类方法

3.4本章小结

第四章一种冲击负荷实用建模方法及其对电力系统的影响

4.1引言

4.2基于实测参数的冲击负荷模型

4.3冲击负荷对电力系统的影响分析

4.4应用P-Q图分析冲击负荷对电厂机组静态稳定的影响

4.5本章小结

附：本章中用到的江苏电网结构简图

第五章考虑铁心饱和的发电机预测-校正模型

5.1引言

5.2改进神经网络的饱和参数辨识模型

5.3 BNN神经网络模型的建立与训练

5.4神经网络的改进与训练

5.5算例仿真与分析

5.6本章小结

第六章全文总结

参考文献

附录

致谢

攻读博士学位期间发表或录用的论文及参加的科研项目