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转子角测量装置的优化配置

转子角测量装置的优化配置

点击数:7713 次   录入时间:03-04 11:55:23   整理:http://www.55dianzi.com   电工技术
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3.3  同调分群
    同调分群是电力系统动态等值的方法之一。在扰动后的一段时间内具有相似的转子角摇摆曲线的发电机被认为是同调的。具体地说,如果两台发电机ij满足下列准则

就认为是同调的。如果一群发电机两两同调,则这群发电机是同调的。
    对每一个动态场景sÎS1,采用式(12)或(13)所定义的同调性准则,得到描述各台发电机之间的同调性的矩阵C

对于一个nG机系统,CnG×nG的对称方阵。元素C (i, j)表示发电机ij的同调性,等于1表示同调,等于0则表示不同调。
    同调分群即是对发电机集合NG进行划分,使分群数最小而每一个机群中的各发电机都是同调的,是一个组合优化问题,组合数随C的阶数指数增长,宜于采用启发式搜索算法。
    本文采用一种简单的随机搜索算法。在算法中引入电气距离指标,在最小分群的同时使同一机群中的各发电机间的电气距离尽可能近,从而使不同机群的电气距离尽可能远,以避免电气距离接近的发电机分在不同机群中。
    在每一个同调机群中,取额定有功功率最大的发电机作为代表,组成配置地点的候选集合NC
3.4  配置地点选择
    设候选集合NCnC台发电机组成,nT是给定的转子角测量装置的数目,由式(7)、(8)所定义的最优化问题转化为在nC台候选发电机中选取nT台使其转子角响应的信息含量最大。如果nC小于或等于nTNC就是解,但是nC通常大于nT。当nC大于nT时,以Gramian行列式作为信息含量的表征进行求解。
    从转子角矩阵R中取出对应于NC的列构成候选集合的转子角矩阵RC

    的主对角元素表征了各候选发电机转子角的整体响应,非对角元素则表征了转子角响应之间的相关性。
    将Gramian行列式作为信息含量的表征[7],前述nCnT的问题转化为从RC中选取nT列使相应m×nT阶子矩阵的Gramian行列式值最大。总共种组合。随着组合数的增加,穷尽式搜索对应的计算量和耗时迅速增多,甚至不可行。
    Tabu搜索通过记录搜索历史对搜索过程进行控制以避开局部最优解,是一种高效的启发式搜索技术,适合于解决组合优化问题。本文采用文献[8]所提出的Tabu搜索算法,其主要的思路是:① 随机选取nT 个列作为初始解;② 用lINlOUT分别表示当前nT 个选中列与个未选中列,从lINlOUT中各取一列互换,进行nT×()次交换,若产生最优解的交换不是Tabu表的内容,接受,否则,不接受;③ 把在每次迭代中产生最优解的交换存入Tabu表;④ 终止准则是迭代超过预先设定的最大迭代次数。
    一个动态场景sÎS1就对应着一组配置地点,共有ns1组(ns1是压缩场景集的场景数)。如果取ns1组配置地点的并集作为最终的配置地点,所需的装置数目往往超过给定值 nT。本文采用一种基于概率的方法,令

Ti表示对应场景i发电机j是否被选中;等于1表示是,等于0则表示否;Pj表示发电机j是最终的配置地点的概率。
    Pj 反映了发电机j对多动态场景的适应性,值越大,适应性就越强,因此,将概率值最大的nT台发电机作为最终的配置地点。
4  实例仿真
4.1  数字仿真
    在仿真的2002年山东电网中,有84台发电机、362个节点、406条交流线和240个负荷,500 kV及220 kV电网的地理接线如图1所示。计划为山东电网设计一种暂态稳定紧急控制方案,监视发电机转子角并预测其发展,并据此决定是否启动紧急控制措施以保持系统的暂态稳定性。作为方案的重要组成部分,需要研究在投资额给定(即基于GPS的转子角测量装置的数目给定)条件下的最优配置问题。

    采用电力系统分析综合程序PSASP 6.1进行数字仿真。考虑4个稳态运行点对应4种负荷水平,分别是:105%、100%、95%以及90%的基本负荷水平。对每一个稳态运行点各仿真196个线路及母线短路故障,包括:所有的10条500kV线路、根据运行经验选定的3条东部地区的220kV线路和一个母线。故障类型包括单相接地、两相相间、两相接地以及三相接地短路;对线路故障,以线路两端和中间代表不同的故障地点。因为500kV和220kV线路多采用单相重合闸技术,所以计及了重合于永久性单相接地故障的情况。总共仿真了784[=(10×15+3×15+1)×4] 个动态场景。每一个场景的时间窗是5s,积分步长是0.01s,对应着501×84的发电机转子角矩阵R,其中,501和84分别是转子角的采样数和发电机数。784个动态场景中的780个是稳定的,4个是不稳定的。
4.2  动态场景的聚类
    将每一个稳定的动态场景表示成矩阵

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