電力控制中靈敏度分析法的應(yīng)用

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1靈敏度分析法的種類

（1）靜態(tài)靈敏度。靜態(tài)靈敏度分析主要是指在一個靜態(tài)化的工作點(diǎn)來分析考量自變量變化對因變量變化的影響。在具體分析的過程中自變量可以是一種網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，也可以是一種網(wǎng)絡(luò)函數(shù)。因變量可以是系統(tǒng)狀態(tài)量，也可以是系數(shù)矩陣特征數(shù)值。在電力系統(tǒng)模型打造之后，系統(tǒng)矩陣蘊(yùn)含系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的信息，通過應(yīng)用靈敏度方式能夠?qū)崿F(xiàn)對特征值和特征向量的分析，進(jìn)而了解電力系統(tǒng)的穩(wěn)定程度。（2）軌跡靈敏度。軌跡靈敏度主要是指通過研究系統(tǒng)動態(tài)化響應(yīng)來對某種參數(shù)或者原始條件的靈敏度進(jìn)行定量分析，了解這些因素對系統(tǒng)動態(tài)的影響。軌跡靈敏度的分析是動態(tài)化的，在具體應(yīng)用的時候是基于微分方程的，狀態(tài)量和代數(shù)量都是關(guān)于時間的參數(shù)，在具體應(yīng)用操作的時候著重考察的是一個動態(tài)化的過程變化。

2電力系統(tǒng)的分析與控制

電力系統(tǒng)是一個復(fù)雜的非線性臨時變化系統(tǒng)，在信息科技的發(fā)展支持下，大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)開始被應(yīng)用到電力系統(tǒng)中，雖然為系統(tǒng)運(yùn)行提供了重要便利支持，但是也對電力系統(tǒng)的運(yùn)行安全造成了威脅，加上新型電力設(shè)備的引入加大了電力系統(tǒng)運(yùn)行的不穩(wěn)定因素，在某一個參數(shù)變量發(fā)生變化的時候，其他參數(shù)變量也會發(fā)生相應(yīng)的變化，這種情況下為了確保電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，就需要應(yīng)用靈敏度分析法來對電力系統(tǒng)運(yùn)行情況進(jìn)行分析，根據(jù)靈敏度的大小來指導(dǎo)控制電力系統(tǒng)自變量的信息輸入，最終達(dá)到有效控制系統(tǒng)因變量的目的。電力系統(tǒng)運(yùn)行具有以下幾方面的特點(diǎn)。（1）電力系統(tǒng)系數(shù)矩陣高維稀疏性的特點(diǎn)。電力系統(tǒng)系數(shù)矩陣稀疏性為相關(guān)人員計算電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)提供了重要便利支持，降低了系統(tǒng)計算負(fù)擔(dān)。在電力系統(tǒng)特征數(shù)值計算中出現(xiàn)了系數(shù)矩陣稀疏性分析法。（2）電力系統(tǒng)非線性特點(diǎn)。電力系統(tǒng)本身是一個十分復(fù)雜的非線性系統(tǒng)，線性計算無法滿足整個系統(tǒng)的分析需要。為此，在常規(guī)線性計算之外還需要額外使用泰勒級數(shù)的二級靈敏度方式。

3靈敏度分析法在電力工程中的應(yīng)用

（1）靈敏度分析法在電力系統(tǒng)元件參數(shù)確定中的應(yīng)用。在電力系統(tǒng)運(yùn)行中往往需要安裝一些精準(zhǔn)性、安全性、穩(wěn)定性的穩(wěn)定器或者勵磁控制器，在這兩種器械的作用下能夠鎮(zhèn)定整個電力系統(tǒng)的運(yùn)作，因而怎樣結(jié)合實(shí)際選擇和安裝勵磁控制器，組成操作機(jī)組成為相關(guān)人員需要思考和解決的問題。在選擇穩(wěn)定器和勵磁控制器的傳統(tǒng)方法是計算出參與因子，根據(jù)參與因子的大小來選擇器械適合的安裝位置以及整定放大倍數(shù)等參數(shù)信息，但是參與因子在實(shí)際上僅僅是特征值對狀態(tài)矩陣A的對角元素靈敏度，只能夠指示對應(yīng)模式下狀態(tài)量的參與度?；陟`敏度的分析法則是更具普遍性，能夠更好地計算非狀態(tài)矩陣元素，且靈敏度的數(shù)值還能夠指示參數(shù)變化所引起的特征值變化方向，并求出所需要鎮(zhèn)定振蕩模式對每臺機(jī)組勵磁系統(tǒng)放大倍數(shù)的靈敏度。（2）靈敏度分析法在電力系統(tǒng)故障排除中的應(yīng)用。電力系統(tǒng)在出現(xiàn)線路故障的時候會導(dǎo)致電壓穩(wěn)定裕度的縮小，在多條線路出現(xiàn)故障的時候不同線路對電壓穩(wěn)定裕度的貢獻(xiàn)不同。將靈敏度分析法應(yīng)用到電力系統(tǒng)中的時候可以根據(jù)功率對故障支路靈敏度的排列順序來識別對電壓崩潰影響輕重的電路，并借助函數(shù)靈敏度概念夠精準(zhǔn)的分析系統(tǒng)模型發(fā)生變化對系統(tǒng)特征的影響，從而更好地排除電力系統(tǒng)的電路故障，避免出現(xiàn)電力系統(tǒng)崩潰問題。（3）軌跡靈敏度分析法在電力系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控中的應(yīng)用。除了電力系統(tǒng)設(shè)備和系統(tǒng)控制參數(shù)之外，電力系統(tǒng)運(yùn)行方式本身也會干擾到整個系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，通過計算特征值對運(yùn)行方式靈敏度的影響，在電力系統(tǒng)運(yùn)行方式出現(xiàn)調(diào)整的時候還能夠更好地確定它們對系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的影響，從而為電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行提供重要支持。軌跡靈敏度分析法還適合被應(yīng)用在一個簡化的遠(yuǎn)距離輸配單系統(tǒng)中，在分析遠(yuǎn)距離傳輸電力系統(tǒng)負(fù)荷的時候，線路拓?fù)渫鶗﹄娏ο到y(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性產(chǎn)生深刻的影響。在電力系統(tǒng)負(fù)荷大小不發(fā)生變化的情況下，通過調(diào)節(jié)開關(guān)變化就能夠改變電力系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，從而確保在初始條件發(fā)生變化的時候，節(jié)點(diǎn)電壓的實(shí)際運(yùn)行軌跡和軌跡靈敏度故障被控制在10s內(nèi)。

4應(yīng)用優(yōu)化

基于電力系統(tǒng)復(fù)雜性、非線性的特點(diǎn)，在將靈敏度分析法應(yīng)用到電力系統(tǒng)中的時候要綜合分析和評估各個參數(shù)指標(biāo)，具體包含系統(tǒng)安全評估、穩(wěn)定性分析、經(jīng)濟(jì)調(diào)度、預(yù)測故障后狀態(tài)等。從實(shí)際應(yīng)用情況來看，靈敏度分析在電力系統(tǒng)中應(yīng)用的時候仍然存在一些不足，比如靈敏度分析法無法充分解決電力系統(tǒng)運(yùn)行復(fù)雜的問題，且計算分析速度較慢，不符合系統(tǒng)運(yùn)行需要。針對當(dāng)前電力系統(tǒng)靈敏度分析面臨的問題，需要采取如下的解決對策。（1）靈敏度計算速度較慢。在計算靈敏度的時候需要較多的運(yùn)算，運(yùn)算量龐大，且二階靈敏度分析難度大，需要消耗比較多的人力、物力和財力。因此，在未來需要相關(guān)人員加大力度開發(fā)科學(xué)有效的靈敏度計算分析法，提升電力系統(tǒng)在線預(yù)測分析的精準(zhǔn)度。（2）靈敏度計算操作需要充分考慮電力系統(tǒng)的負(fù)荷特性和系統(tǒng)約束。當(dāng)前，電力系統(tǒng)的靈敏度計算很少受到外界的束縛，在無功數(shù)值達(dá)到極限的時候節(jié)點(diǎn)電壓也會一時間增大，在這種情況下應(yīng)用靈敏度分析法預(yù)測狀態(tài)值將會失去說服力。為此，在應(yīng)用靈敏度計算電力系統(tǒng)的時候需要做好一系列的系統(tǒng)論證。

5結(jié)語

在時代的發(fā)展進(jìn)步下，不確定性和敏感性分析模型的開發(fā)、應(yīng)用是電力系統(tǒng)發(fā)展的重要方向。文章在研究傅立葉振幅靈敏度分析法的基礎(chǔ)上，結(jié)合電力系統(tǒng)運(yùn)行復(fù)雜性和動態(tài)性的特點(diǎn)，提出了計算電力系統(tǒng)動態(tài)靈敏度的伴隨方程方法，這類方法通過一次伴隨方程就能夠獲得可調(diào)參數(shù)動態(tài)靈敏度系數(shù)，從而能夠有效提升電力系統(tǒng)運(yùn)行計算的精準(zhǔn)度，值得在電力系統(tǒng)動態(tài)安全分析管理中應(yīng)用。

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作者:惠朦 陳晨 江華華 單位:國網(wǎng)河南省電力公司信陽供電公司