互联电网中小水电集群的动态等值研究

摘要

我国地域辽阔，河流分布广泛，支流数量庞大，因而在水资源丰富地区我国兴建了大量水力发电站。随着分布式水电能源发电技术的迅速发展，以及现代大型电网规模的快速扩张，数量众多且呈分散式的中小型水电集群对于电网系统稳定性的影响较大。国内常用于等值水电集群的模型是负负荷模型。其模型结构较为简单，难以反应各类故障下系统的动态特性。因此，亟需一种能够快速准确对中小水电集群进行动态等值的方法。此外，由于现代电网的规模愈发庞大、复杂，中小型水电机组已经不再仅仅是距离主网系统距离较远、通过单条联络线与主网连接的区域。因而，基于单联络线的参数辨识方法也存在不足。 本文提出了一种基于量测量的中小水电等值方法。该方法以等值区域与研究区域之间联络线上的量测量作为输入，发电机并联负荷模型作为等值模型。针对等值区域不同的组成，采用不同的等值模型组合以提高等值精度，以四阶龙格-库塔法迭代计算模型的动态方程。用选取的模型以及辨识得出的最优参数组替代原有水电区域。通过比较等值前后等值区域与研究区域之间联络线上的功率曲线以判别等值后系统的动态响应是否与等值前的相似程度。 其次，针对中小型水电等值计算过程中优化算法存在1）精度低；2）局部收敛等问题，选取自适应差分进化算法以优化辨识参数。该方法每次迭代都对其变异尺度因子Fi以及交叉概率数CRi进行更新，使得迭代时小部分参数组将可能远离局部收敛点。因而在交叉变异的过程中增加变化的随机性，有效解决了参数辨识时局部收敛的问题。同时该算法计算所得辨识参数精度高，因而可用于动态等值的参数辨识优化问题。 最后，本文对三区域互联系统的等值方法进行了研究，提出一种基于三区域互联系统模型的中小水电集群动态等值方法。该方法同样以等值区域与研究区域之间联络线上的量测量作为输入量，通过等值前后联络线上的功率曲线判断等值参数组的优劣。针对单联络线等值方法在现代大电网中已难以适应互联系统的区域等值问题，三区域系统等值方法可应用于现代大型电力系统中多个等值区域与研究系统互联连接、较传统基于单联络线参数辨识方法复杂的中小型水电等值问题研究。 本文的仿真软件为PSASP、BPA与MATLAB，算例数据来源于国内四川电网以及湖南电网最新大网数据。通过实际电网数据的仿真演算，本文验证了所提出方法的有效性与实用性。

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