电力系统动态等值中励磁系统参数聚合方法对比研究

1、电力系统静态稳定性分析（小干扰稳定）线性化、全特征值分析法、降阶选择模式分析法、全维部分特征值分析法、低频振荡、小扰动稳定1.1 、电力网：由变压器和不同电压等级输电线路组成的网络。

2、电力系统暂态功角稳定性分析数值解法、直接法（EEA法、暂态能量函数法）、电力系统电压稳定性分析、电力系统频率稳定性与控制3、电力系统次同步谐振分析次同步谐振（SSR、轴系扭振、简单电力系统次同步谐振分析（串联电容）、多机系统次同步谐振分析4、电力系统稳定分析与控制暂态稳定、小干扰稳定、次同步谐振、电压稳定5、变电所分类：枢纽变电所、中间变电所、地区变电所和终端变电所。

6、电力系统的定义：由发电机、变压器、输电线路以及用电设备（或发电厂、变电所、输配电线路以及用户），按照一定的规律连接而组成的统一整体。

6.1 、电力系统的特点：电能不能大量存储；过渡过程十分短暂；对供电可靠性和电能质量要求很高；电力系统的地区性特点较强。

7、对电力系统的要求：安全、可靠、优质、经济。

8、电能质量的五项指标：电压偏差、频率偏差、谐波含量、电压波动与闪变、三相不平衡。

9、电力系统三道防线：继电保护（切除故障）；稳定控制装置（切除发电机和切除负荷等）；解列、低频减载、低压减载。

10、FACT定义：建立在电力电子或其它静止型控制器基础之上的、能提高可控性和增大电力传输能力的交流输电系统。

11、FACT的目的：提高输电系统的可控性、保证电能质量，并能增强系统传输能力。

12、FACT设备对电网的好处：按照要求控制潮流；增加线路的负荷容量，使其发挥到热容规定的数值；通过提高暂态稳定性限制、约束短路电流和过负荷、处理好级联负荷拥塞瓶颈，以及抑制系统和发电机的电磁振荡等措施来增强系统的安全性；与邻近区域和邻近用户之间建立起安全连接的纽带，减少双方整体备用发电机组的需求；在确定新的发电机组安装地点时具有更大的灵活性；线路得到升级；减少无功功率潮流，使线路能够传输更多的有功功率；将发电机的运行成本降到最低，提高了发电厂的利用率。

发电机励磁系统参数辨识方法综述随着电力系统的不断发展，电力网络的不断扩大，电网已逐步成为高维度、非线性的复杂系统，电网安全也成为当今的重要研究课题。

发电机励磁系统对于电力系统的安全稳定起着十分重要的作用，它可以保持电力系统的电压稳定，实现电压控制，尤其对电力系统的暂态稳定起着更加重要的作用。

励磁系统的优劣主要由其参数决定，良好的参数选择可以增加系统的阻尼特性，提升系统的安全稳定边界；不当的参数选择不但不能稳定系统，还会起相反作用。

当前的模型软件中已经有多种常见的励磁系统模型，而参数的确定是使用参数辨识的方法依据现场的实际试验数据计算得来，是当今确定励磁系统模型参数的主要方法。

励磁系统中各参数数值的常见计算方法主要有解析法和参数灵敏度法两种，其中解析法是用數学算法来计算励磁系统参数的解析解，这种方法的优点是计算出来的解析解是励磁系统的精确参数，但随着系统的增大和辨识参数数量的增加，数学解析的难度大幅提高，导致解析速度大幅降低，严重影响了该方法的应用范围。

因此，参数灵敏度法进入了人们的视野，它包括时域灵敏度法和频域灵敏度法两种。

文献提出了一种辨识重点参数的方法。

该方法首先分析了各参数灵敏度与各参数的关系，再提出重点参数评价指标，反复采用该指标进行计算，降低不同参数间的关联程度，直到区分出重点参数为止。

该方法可提高重点参数的准确性，提高辨识效率。

1 系统辨识的理论基础系统辨识指的是观测系统输入与输出的关系，以明确系统特性的数学模型。

用连续动态系统方程式表达为系统辨识的原理图如图1所示。

系统辨识的原理是将输入T（t）同时输入到原型系统和模型系统，分别得到输出O1（t）和O2（t），偏差是△O（t）。

通过辨识算法后，产生一个修正量d，将d反馈到模型系统中，补偿原型系统与模型系统间偏差，如此反复上述过程，直到输出偏差△O（t）满足系统要求。

2 发电机励磁系统参数辨识方法2.1 时域灵敏度法首先时域灵敏度的定义，所谓某个参数的时域灵敏度就是输出量的变化量与该参数变化量的比值，用来体现该变量对于输出量的影响程度，计算公式如下：其中，为待计算灵敏度的参数，为的初值，为该参数的摄动量，为采样点，为系统输出，为系统输出的初值。

1概述 (1)1.1电力系统的静态和动态等值 (1)1.2PSASP等值计算的主要功能和特点 (3)1.3PSASP等值计算方法 (4)1.4等值计算流程 (12)2 等值计算作业的建立 (13)2.1等值计算作业的定义 (13)2.2等值计算作业的相关数据 (19)2.2.1 等值网信息 (19)2.2.2 研究网信息 (20)3 文本方式下的等值计算 (21)3.1等值计算的执行 (21)3.2 等值计算结果的输出 (23)3.2.2 等值结果综述和图示 (24)3.2.3 基础数据库中的等值结果数据 (27)4 等值简化数据的应用 (29)5 等值计算算例 (31)5.1WSCC9节点系统数据和基础方式潮流计算 (31)5.2等值计算作业的建立和执行 (34)5.3等值计算结果的输出 (36)1 概述1.1 电力系统的静态和动态等值随着电力建设的发展，电力系统的规模日益扩大，电网之间的互联程度不断提高，并逐步形成了巨大的联合电力系统。

互联电力系统的出现，一方面使电力系统规划设计计算和运行方式计算变得非常复杂，另一方面也要花费大量的计算时间和计算机空间去完成这些计算。

为此，很需要用某种等值方法对大电力系统进行化简，把不需要详细分析的部分进行等值简化，从而缩小系统的规模。

在电力系统在线控制中，一方面要求计算速度快来响应实时的要求，另一方面在控制中心内也不可能获得整个系统的全部实时信息。

为此，也必须把系统中某些不能观察的部分加以等值处理。

综上所述，系统的静态和动态等值的必要性可归纳如下：•由于系统的复杂化（多机、大电网、区域联网）造成系统计算在机时、内存、数据收集、结果分析等方面的困难；•在实际计算中，仅对某一区域（称研究系统）感兴趣，因此，离此较远的区域（称外部系统）不必详细描述，可作简化处理，以节省人力物力；•可以借助等值简化突出主要矛盾，了解研究区域的主要特征。

为此，通过对大系统的有效等值，用对等值系统的研究取代对原系统的研究，在保证必要精度的条件下，可极大的节省人力物力。

电力系统动态等值方法的比较摘要：现代电力系统的复杂程度日益增大，动态等值是简化电力系统模型的一种行之有效的方法。

本文介绍并比较了三种常用的电力系统动态等值方法，包括同调等值、模态等值和估计等值。

关键词：电力系统；动态等值方法；比较1.引言现代大规模互联的电力系统可以覆盖非常广阔的地理区域。

同时随着新能源并网发电以及混合交/直流输电的应用，大量的电力电子设备的引入也增加了输电系统的复杂程度。

在对电力系统进行研究时，使用完整而准确的数学模型需要非常大的计算量。

特别是进行实时瞬态分析时，在计算机上对可以模拟的系统尺寸有严格的限制。

通常可以将复杂的电力系统模型按分析目的分为内部和外部两个子系统。

对外部子系统进行简化使其在内部系统边界上能够产生等效的动态响应。

这样的简化系统可以作为原系统的动态等值替代完整系统模型用于分析。

大量的相关研究采用了不同方法来获取电力系统的动态等值模型。

一部分采用分析方法，对原系统的数学模型进行简化。

还有一些则是采用估计的方式，通过测量数据集来拟合出一个新的模型。

本文简要介绍了三种常用的电力系统等值方法，包括:同调等值(coherency-based equivalence)，模态等值(modal equivalence)和估计等值(evaluation-based equivalence)，并比较了三种等值方法的优势、限制及适用场景。

2.三种常用的动态等值方法2.1同调等值同调等值的核心是对电力系统中的同调电机进行合并。

在输电侧系统的建模中，发电机通常是必不可少的。

而在真实的负载系统里，电动机通常占据了相当大的负载比例。

由于电机通常对电网的电压和频率控制有着很大的作用，所以电机对电力系统模型的动态响应有着至关重要的影响。

电机的同调性是指同调机组在瞬态过程中始终保持相同的动态响应。

同调性的识别可以通过比较能反映电机同调性的特征量进行，最常用的方式是比较电机转子转角摆线。

若两台电机转子转角位置差总在一定的范围内，则可认为两台电机同调。

·综述·华北电网开展发电机励磁系统参数辨识工作综述Review on Developing Generator Exciting System ParameterRecognition in North China Power Network华北电力科学研究院有限责任公司(北京100045) 吴　涛　苏为民华北电力调度局(北京100045) 刘永奇　张智刚摘　要:随着华北电网的发展,系统中长期动态稳定问题变得突出,要求更详细地模拟发电机励磁系统各部件的动态特性。

为此从华北电网实际出发,详细调查华北电网内容量为100MW以上的发电机及其励磁系统类型和制造厂家,首先选择直接接入500kV系统的4台具有典型励磁系统特性的大容量发电机组,开展发电机励磁系统参数测试辨识,经过现场测试、励磁系统参数初值拟合,电磁暂态校核以及系统暂态稳定校核,最后得到满足生产实际需要的发电机励磁系统模型参数。

关键词:励磁系统;参数辨识;仿真校验;暂态稳定;中长期动态稳定中图分类号:TM761+.11文献标识码:B文章编号:1003-9171(2003)09-0024-03近年来华北电网发展很快,主要表现在:(1)2001年5月与东北电网联网运行,实现全国第一个大区电网互联,2003年还将与华中电网联网。

(2)首都地区负荷增长很快,受资源限制,必须通过由外部大量受电的方式来满足北京地区用电增长的需要。

华北东北联网后计算表明,联网后系统中长期动态稳定问题变得突出,表现为系统阻尼特性变差,容易发生低频振荡或故障后多摆振荡失步;另一方面,根据发达国家的运行经验,电网存在因发生突发性灾害事故,出现连锁反应,导致系统电压崩溃或频率崩溃的危险性。

为了详细研究系统故障后的暂态和中长期电压、频率动态过程,要求考虑发电机励磁系统等元部件动态特性的影响。

因此,有必要从华北电网实际出发,开展华北电网发电机励磁系统参数测试,逐步建立华北电网励磁系统模型参数数据库。

电力系统聚合理论概念及研究框架
艾芊;贺兴;余志文
【期刊名称】《电器与能效管理技术》
【年(卷),期】2014(000)010
【摘要】针对分布式发电、大规模可再生能源及电动汽车等新型主动体入网引起
电网运行的安全、稳定及经济性问题,将电力系统与生态学、社会学结合,提出电力
系统聚合理论的分析方法.重点研究聚合体的特性建模、聚合过程与评价体系、聚
合体间的管理框架及相互关系,进而构建主动体聚合化的资源系统、安全防卫系统、再建系统和智能控制系统等四大系统,实现电力系统的聚合化.进一步对基础聚合单
元微电网和高级聚合单元多微电网、虚拟电厂（VPP）、超级电网等各种聚合体的结构、物理及社会特性进行研究,探讨聚合体运行过程中的演变规律和互动方式等
动态特性.电力系统聚合理论是一崭新的智能电网基础理论,适应大量智能化、多元化、分布式主动体接入智能电网的发展需求.
【总页数】6页(P50-55)
【作者】艾芊;贺兴;余志文
【作者单位】上海交通大学电子信息与电气工程学院,上海200240
【正文语种】中文
【中图分类】TM71
【相关文献】
1.韧性与安全可持续:关于城市空间适灾理论概念框架的思考 [J], 李云燕
2.电力系统聚合理论概念及研究框架 [J], 艾芊;贺兴;余志文
3.电力系统负荷聚合方法研究 [J], 郭金川;曾沅;高群
4.电力系统动态等值中原动机调速系统聚合的研究 [J], 孙素琴;蒋周士;周海强;鞠平
5.电力系统动态等值中励磁系统参数聚合方法对比研究 [J], 闻丹银;孙黎霞;黄桦;鞠平
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

电力系统长动态过程仿真及自并励磁影响分析司瑞华;刘宪林;张国栋【摘要】以某大型区域电网严重事故为背景,基于PSCAD/EMTDC进行建模和仿真,对比研究励磁方式对电力系统动态过程的影响.仿真中,同步发电机励磁系统分别采用自并励模型和三机他励模型.两种模型下的仿真结果都基本重现了该事故从N-1及次发展到N-9直到振荡结束各个阶段的基本特征,同时表明,两种励磁方式下的仿真结果虽有差异,但没有质的差别.与他励方式相比,自并励方式在该事故的各个阶段包括振荡期间并没有对电力系统稳定产生不利的影响.%Taking an accident happened in a large area power grid as the background, this paper builds the models and does a simulation based on PSCAD/EMTDC, and conductsa comparison study of the effect of excitation mode on power system dynamic process. In the simulation, synchronizing generators' excitation systems respectively adopt static excitation model and three-machine separate excitation model. Both of the simulation results of two kinds of models show the basic characteristics of each stage from “N-1”to “N-9” until the end of oscillation, meanwhile, simulation results based on the two kinds of excitation modes have differences, but no qualitative differences. Compared with the separate excitation mode, static excitation mode does not produce unfavorable effect on power system stability in each stage including oscillation stage of the accident.【期刊名称】《电力系统保护与控制》【年(卷),期】2011(039)011【总页数】5页(P106-110)【关键词】自并励;他励;电力系统稳定;PSCAD/EMTDC;仿真【作者】司瑞华;刘宪林;张国栋【作者单位】郑州大学电气工程学院,河南,郑州,450001;郑州大学电气工程学院,河南,郑州,450001;金华电力设计院,浙江,金华,321001【正文语种】中文【中图分类】TM740 引言电力系统的迅速发展，使我国电网呈现出规模大、电压高、区域之间互联、交直流混联等特点，系统的结构和运行方式越来越复杂，电力系统暂态稳定分析和控制措施已相当成熟，暂态稳定后的长过程动态稳定性将逐步成为威胁电力系统安全稳定运行的主要问题。

毕业设计（论文）考核评议书西安交通大学毕业设计(论文)考核评议书院系(专业) 班级指导教师对学生所完成的课题为的毕业设计(论文)进行的情况，完成的质量及评分的意见：指导教师年月日毕业设计(论文)评审意见书评审意见：评阅人职称年月日III西安交通大学本科毕业设计（论文）IV毕业设计(论文)答辩结果院系(专业)毕业设计(论文)答辩组对学生所完成的课题为的毕业设计(论文)经过答辩,其意见为并确定成绩为毕业设计(论文)答辩组负责人答辩组成员年月日摘要论文题目：基于同调的电力系统动态等值学生姓名：刘扬指导教师：杜正春摘要为满足经济和现代工业发展对电力工业的要求，电网目前朝着多机、大电网、大区域联网运行和交直流联合输电的方向发展。

随之而来的是电力系统仿真复杂度不断提高，计算量不断加大。

为减小网络规模，提高计算效率，可将一个网划分成研究系统和外部系统两个部分，保留研究关心的部分即研究系统，待降阶简化的部分称为外部系统。

在化简过程中保证研究系统动态响应不畸变，用简化的外部系统对研究系统的近似影响来代替原外部系统对研究系统的影响，这一过程称为动态等值。

动态等值在今天尤其是在线实时动态安全性评估和预防性控制决策中仍有十分重要的意义。

本文主要研究同调法动态等值，其将受扰动后呈现相同或相似的转子摇摆特性的几台发电机判别为一个同调机群，并对网络进行化简。

同调法动态等值具有物理透明度大，等值系统元件可直接应用于暂态稳定分析，速度快且等值效果较好的优点。

其主要包括同调机群的判别、发电机母线的化简、剩余网络化简、参数聚合等四个步骤。

本文首先介绍了动态等值理论的研究背景及国内外的研究现状，接着介绍了发电机和负荷的相关模型，并详细阐述了同调法动态等值的步骤方法，其中利用时域仿真的方法进行了同调机群判别，用REI法进行网络化简，用加权法进行发电机和励磁系统相关参数的聚合。

最后，利用PSD-BPA软件对新英格兰系统进行不同研究区域不同故障的仿真计算，验证了同调法动态等值具有良好的等值效果。

电力系统常用动态等值方法的比较与改进刘丽霞;罗敏;李晓辉;刘树勇;艾芊;王西田;岑海凤【摘要】为提高EMS的精度和实用性,对动态等值方法进行详细研究.该文主要对同调等值法和估计等值法的优缺点、发展的现状和前景进行了比较,最后采用一种基于改进的免疫算法的估计等值法对实际大电网进行估计等值.通过与最小二乘法比较发现,基于改进的免疫算法的动态等值方法精度较高,效果良好,能够很好地满足工程应用的要求.%In order to improve the accuracy and practicality of EMS, the dynamic equivalent methods was investigated in detail. In this paper, coherency method and evaluation method are investigated and compared in detail from the aspects of advantage, disadvantage, development status and development prospects. Finally, the evaluation method based on improved immune algorithm is applied in the engineering practice of real power system. Compared with the least square method, the dynamic equivalence method based on improved immune algorithm has higher precision and better effect, and can well meet the requirements of engineering applications.【期刊名称】《电力系统及其自动化学报》【年(卷),期】2011(023)001【总页数】6页(P149-154)【关键词】电力系统;动态等值;同调等值法;估计等值法;免疫算法【作者】刘丽霞;罗敏;李晓辉;刘树勇;艾芊;王西田;岑海凤【作者单位】天津市电力公司技术中心,天津,300022;上海交通大学电子信息与电气工程学院,上海,200240;天津市电力公司技术中心,天津,300022;天津市电力公司技术中心,天津,300022;上海交通大学电子信息与电气工程学院,上海,200240;上海交通大学电子信息与电气工程学院,上海,200240;上海交通大学电子信息与电气工程学院,上海,200240【正文语种】中文【中图分类】TM711在电力系统逐渐向大电网、电网间互联、交直流混合发展的今天，电力系统的仿真和计算规模都非常庞大，对于EMS提出了十分严峻的考验。

基于电网动态等值的 PSS参数智能优化方法朱良合;栾会;毛承雄;盛超;陆继明;张俊峰;翁洪杰【摘要】Aiming at problem that power grid static equivalents method is not able to reflect impact of near-end unit of the generator,this paper proposes a new kind of power grid equivalents method which is to regard systems besides the generator as an equivalent one of parallel system of second order dynamic unit and infinite bus.According to generator terminal data, it uses power grid static equivalents method and recursive least-squares method to distinguish parameters of the dynamic e-quivalent system.Meanwhile,it uses linearized Heffron-Philips model of the three-machine system to acquire non-compensa-tion phase frequency characteristics of the excitation control system.In addition,according to phase compensation princi-ples,it uses simulated annealing particle swarm optimization algorithm to proceed intelligent optimization for parameters of power system stabilizer.The simulation result indicates that optimized PSS parameters are able to provide more damping and preferably restrict low frequency oscillation.%针对电网静态等值方法无法反映发电机近端机组的影响,提出一种新的电网等值方法,将发电机以外的系统等值为一台二阶动态机组和无穷大母线的并联,根据发电机机端数据,采用电网静态等值方法和递推最小二乘法辨识动态等值系统的参数；采用三机系统的线性化 Heffron-Philips 模型求得励磁控制系统的无补偿相频特性；根据相位补偿原理采用模拟退火粒子群优化算法对电力系统稳定器(power system stabilizer,PSS)参数进行智能优化。

基于相似理论的电力系统动态等值精确度量化评价方法朱林;盛启亮;刘平;付东;武志刚【摘要】提出一种基于相似理论的电力系统动态等值精确度量化评价的方法。

首先，利用 Prony算法提取原系统和等值系统故障下的动态特征，即不同阶数的振荡模式，基于相似理论寻找原系统和等值系统振荡模式中的相似部分。

然后，根据相似振荡模式中的频率、阻尼、幅值等信息定义动态等值频率相似度和阻尼相似度2个指标。

该指标能够精确量化原系统与等值系统动态特性方面的近似程度，且其物理概念与发电机机械参数及控制环节参数相关，可作为判据指导其优化调整。

南方电网动态等值案例证明了量化评价方法的合理性及其指标在发电机聚合控制器选取中的应用。

%A quantitative evaluation method for power system dynamic equivalent accuracy with similarity theory was proposed in thispaper.Dynamic characteristics of original and equivalent system,namely oscillation modes with different order,were extracted by Prony algorithm.Simi-larity theory was used to find similar part of oscillation modes between original and equivalent system,and then twoindexes,frequency similarity and damping similarity were defined by the data of frequency,damping and amplitude information.The two indexes reflected the similarity degree of dynamic characteristics between the original and equivalent systems,and can be used as criterion to optimize parameters of equivalent generator because the two indexes are related to pa-rameters of mechanical and controlling unit of generators.Dynamic equivalence example of South China power grid proved the accuracy andreliability of the quantitative evaluation method and the <br> indexes application to the optimization of generator control system.【期刊名称】《电力科学与技术学报》【年(卷),期】2016(031)004【总页数】7页(P116-122)【关键词】电力系统动态等值;Prony算法;相似理论;量化评价【作者】朱林;盛启亮;刘平;付东;武志刚【作者单位】华南理工大学电力学院，广东广州 510640;华南理工大学电力学院，广东广州 510640;华南理工大学电力学院，广东广州 510640;华南理工大学电力学院，广东广州 510640;华南理工大学电力学院，广东广州 510640【正文语种】中文【中图分类】TM711;TM743当前中国电力系统各领域发展迅速，随着交直流联合输电及大区联网运行场景的逐渐增多，现有电网规模及其复杂度也随之迅速攀升。