电力系统动态等值的在线测辨研究(Ⅲ)——几个重要问题探讨

0　引言
电力系统动态等值不但可以节省研究时间，而且可以突出主要特征。动态等值方法主要有基于相关概念的同调法、基于特征值分析的模态法以及基于在线测量的辨识法^［1］。文献［2，3］中对动态等值在线测辨方法的模型结构、可辨识性和辨识方法进行了研究，本文进一步研究有关的几个重要问题。
1　关于干扰种类
电力系统中的干扰多种多样，大体可以分为纵向(对地短路)故障、横向(断线)故障、投切发电机(或投切负荷)及随机小干扰^［1］。随机小干扰引起的波动很小，对动态等值辨识无益，应该滤除。文献［3］的结果表明，线路(或变压器)故障引起的波动对动态等值辨识是合适的。通过电力科学研究院电力系统分析综合程序的计算表明，投切发电机(或投切负荷)时引起的联络母线电压变化很小。比如，河南焦作发电厂跳1台机(减出力200 MW)时，动态响应曲线如图1中虚线所示。这时，联络线上对干扰的反应是功率突变而非电压突变。不考虑和考虑功率突变时，所得动态响应如图1、图2所示，考虑功率突变时的结果明显好于不考虑功率突变时的结果。

图1　动态响应曲线(河南焦作电厂跳机，ΔP=0)
Fig.1　Dynamic responses
(unlink at Henan Jiaozuo plant, ΔP=0)

图2　动态响应曲线(河南焦作电厂跳机，ΔP≠0)
Fig.2　Dynamic responses
(unlink at Henan Jiaozuo plant, ΔP≠0)

实际应用时，可以根据电压是否突变来判断干扰种类，再在辨识时加以考虑。若电压突变，则为纵向或横向故障。若仅功率突变而电压不突变，则为投切干扰。
2　关于干扰地点
干扰发生在河南网内还是河南网外，对动态等值辨识是一个重要问题。当故障发生在河南网内时，规定功率由湖北流向河南时为正方向，将河南以外的华中网(简称华中剩余网)作为被等值系统，所得参数是华中剩余网的等值参数。当故障发生在华中剩余网时，显然就不能对华中剩余网进行等值，因为华中剩余网在故障前后的拓扑结构不同。这时应将河南网作为被等值系统，规定功率由河南流向湖北时为正方向，所得参数是河南网本身的等值参数。
表1中给出6种故障下的辨识结果。其中，前4种故障在河南网，后2种故障在湖北网。限于篇幅，仅给出河南网和湖北网各一种故障时的动态响应图，如图3、图4所示。为绘图方便，图中曲线的数值均除以其前稳态值。

表1　华中电网动态等值参数辨识结果
Table 1　Estimation results of Huazhong equivalent network
试验号 故障类型 ΔVmax/
(%) 误差
指标 p_v q_v Ps0 Qs0 M/s T_d′/s X X′ D K_v st01 河南太子庄单相接地 -6.566 15.746 3.818 3.536 0.314 2.420 970.224 97.846 0.225 0.084 43.708 26.779 st03 河南太子庄两相接地 -13.111 34.877 2.706 2.762 0.898 3.701 1035.186 91.299 0.231 0.087 49.560 10.845 st05 河南计山单相接地 -25.220 31.139 0.417 3.752 0.060 5.155 767.263 96.647 0.399 0.149 49.889 16.292 st06 河南安阳单相接地 -1.400 10.294 3.973 1.797 0.424 4.714 927.018 11.934 0.304 0.114 0.027 20.963 st02 湖北荆门单相接地 -3.074 5.393 3.930 5.813 1.858 7.611 396.395 0.173 0.272 0.038 71.543 0.103 st04 湖北荆门两相接地 -6.310 21.530 3.987 4.817 2.263 9.627 368.246 0.174 0.329 0.045 52.923 0.105 注：表中参数以V_B=500kV,S_B=100MVA为基准值；误差指标见文献[3]，其余各量含义见文献[2]；当故障在河南网内时，P₀=2.13447，Q₀=0.65607，V₀=1.02026；当故障在湖北网内时，P₀′=-2.13447，Q₀′=-0.65607，V₀′=1.02026。

图3　动态响应曲线(河南计山单相接地)
Fig.3　Dynamic responses
(1Φ-G at Henan Jishan)

图4　动态响应曲线(湖北荆门单相接地)
Fig.4　Dynamic responses
(1Φ-G at Hubei Jingmen)

下面对结果进行分析：
a.　4种河南电网故障中，计山变距离等值边界(姚孟500 kV联络母线)很近，引起的联络母线电压波动较大；安阳厂距离等值边界较远，引起的联络母线电压波动较小；太子庄变和荆门变距离等值边界介于前两者之间，引起的联络母线电压波动也介于前两者之间。结果表明，当故障过于靠近等值边界时，等值参数结果与其它地点的结果相差较大。这与同调等值方法是一致的。
b.　st01与st03以及st02与st04是相同地点发生不同故障，st05与st06是不同地点发生相同故障。由表1结果可见，相同地点发生不同故障时所得参数辨识结果相近，不同地点发生相同故障时所得参数辨识结果有差别。因为这里是用非常简化的单机等值模型代替外部系统上百台机组，毕竟是近似等值而非精确等值。所以不同的系统干扰下所得等值模型参数会略有不同，但总体一致，主要参数差别不大。
c.有的参数相差稍大，究其原因可能是该参数对动态过程的影响相对较小，后面将进一步分析参数的影响问题。
d.比较河南网故障和湖北网故障，对河南网动态等值效果更好。这可能是由于河南网的规模明显小于华中剩余网的规模，对小电网进行动态等值更准确些是不难理解的。
当故障发生在河南网外(如湖北网)时，如果仍采用华中剩余网作为外部系统进行动态等值，实际计算表明所得辨识参数结果不合理，动态响应差。因此，希望在进行

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