靈敏度分析法在電力系統(tǒng)中的問題研究

湯王飛

摘? 要：該文對靈敏度分析法展開詳細地算例分析，并針對該方法在電力系統(tǒng)中的應用策略，從元件參數(shù)確定、電力故障排除以及電力系統(tǒng)特點和模型參數(shù)辨識等方面進行分析，在最后對于該方法的應用優(yōu)化建議進行探討，以期能夠為電力系統(tǒng)的安全高效運行、電力企業(yè)的健康穩(wěn)定發(fā)展，提供參考性建議。

關鍵詞：靈敏度分析法;電力系統(tǒng);電力企業(yè)

中圖分類號：TM711? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

0 引言

電力系統(tǒng)屬于一種運行起來較為復雜的非線性系統(tǒng)，現(xiàn)階段，隨著電力市場與信息系統(tǒng)融入其中，導致電力系統(tǒng)運行期間出現(xiàn)了諸多不利因素。通過運用靈敏度分析法，有利于推動其穩(wěn)定運行，提高其安全程度。該文針對靈敏度分析法在電力系統(tǒng)中的研究策略進行探究分析，具有極大的必要性與現(xiàn)實意義。

1 靈敏度分析法算例分析

該文將電力系統(tǒng)中的三母線類電力系統(tǒng)作為案例，以此針對靈敏度矩陣分析的方法，進行科學有效的驗證。根據(jù)該電力系統(tǒng)的實際情況，已知其非標準變化比為1.05。

根據(jù)該電力系統(tǒng)結構情況以及電力系統(tǒng)路線參數(shù)值（表1），技術人員可以采取快速解耦潮流法，對該電力系統(tǒng)進行計算，將靈敏度矩陣數(shù)據(jù)進行導納記錄與分析。根據(jù)計算，可計算出△V1=0.3672△V2，△V1=0.04436△QG2，△V2=0.1242△QG2。然后，可以采取攝動法，在V2=1.01周圍增設V2數(shù)值，以此驗證V1與QG2之間的關系，其計算結果見表2。

在表2當中，V1代表著負荷母線1節(jié)點處的電壓變化情況，V2代表著負荷母線2節(jié)點處的電壓變化情況，QG2代表著2節(jié)點處發(fā)電機輸出無功的變化情況。最后，要將潮流法計算出來的結果，同文中闡述的方法所獲得的靈敏度矩陣數(shù)據(jù)，進行對比分析，對比結果見表3。

在表3中，SDG、RDG、RGG分別代表著3種不同的靈敏度矩陣，各自的計算結果。根據(jù)表3可知，即便是V2節(jié)點出現(xiàn)細微變化，與之相關的靈敏度系數(shù)也會隨之調(diào)整。借助靈敏度系數(shù)的變化情況，能夠明確哪些電源節(jié)點發(fā)生的無功率變化，會對負荷電壓產(chǎn)生最大影響，通過運用這種方式，能夠充分且有效地證明靈敏度分析法的實效功能[1]。

2 靈敏度分析法在電力系統(tǒng)中的應用策略

2.1 在元件參數(shù)確定中的應用

根據(jù)實踐工作經(jīng)驗表明，在電力系統(tǒng)運行的過程中，應當安裝某些精準功能、安全功能、穩(wěn)定功能較強的穩(wěn)定器或是勵磁控制器。通過對這2種器械設施的運用，可以有效保障電力系統(tǒng)運行工作的安全與穩(wěn)定。針對這種情況，如何根據(jù)實際情況選用與安裝勵磁控制器（如圖1所示）、組件操作機組，成為了有關工作人員應當分析與解決的問題。針對穩(wěn)定器與勵磁控制器的選用問題，以往的方式，往往是先計算出參與因子的數(shù)值，再按照參與因子的數(shù)值情況，選擇器械當中最為合適的安裝點，并整合諸如放大倍數(shù)等一系列參數(shù)信息數(shù)據(jù)。然而該方法的缺陷在于參與因子在使用過程中，只能反映特征值對于狀態(tài)矩陣A的對角元素靈敏程度，只可以表示相應模式下狀態(tài)量的參與程度，功能相對單一。

相比之下，通過運用靈敏度分析法，能夠有效確定電力系統(tǒng)中的元件參數(shù)，且功能更為全面，效果更為顯著?，F(xiàn)如今，該方法已經(jīng)在電力企業(yè)中得到廣泛應用，不但可以有效計算出非狀態(tài)下的矩陣元素，而且其靈敏度熟知，還可以表示參數(shù)變化所導致的特征值變化情況，有效計算出鎮(zhèn)定震蕩模式對于每個機組勵磁系統(tǒng)放大倍數(shù)的靈敏程度。

2.2 在電力故障排除中的應用

當電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，其內(nèi)部電壓的穩(wěn)定裕度就會減小，當多個線路發(fā)生故障期間，不同的線路也會對電壓的穩(wěn)定裕度起到不同的作用。在運用靈敏度分析法的過程中，電力企業(yè)以及相關工作人員，應當按照功率對于故障支路靈敏情況的分布次序，合理辨別電路造成電壓崩潰影響的輕重程度，通過引用函數(shù)靈敏度概念，精確分析出系統(tǒng)模型變化對電力系統(tǒng)造成的影響。通過運用這種方法，能夠有效解決電力系統(tǒng)運行期間發(fā)生的故障問題，防止電力系統(tǒng)再次出現(xiàn)崩潰問題。

2.3 針對電力系統(tǒng)特點的應用

針對電力系統(tǒng)特點的應用如下。1）電力系統(tǒng)的系數(shù)矩陣，具備高維且稀疏的特點。這一特征能夠保證工作人員，在計算電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡期間，為其提供重要的支持與依據(jù)，減少系統(tǒng)計算的負擔程度。在對特征值進行計算的過程中，與其相關的優(yōu)秀計算方法應運而生。然而，在另一方面，因為其系統(tǒng)矩陣主要是通過代數(shù)方程、微分方程系數(shù)矩陣化簡的方式而形成的，從而導致失去其稀疏性的特征。如果直接用其計算特征值的靈敏程度，就會增加計算負擔及其內(nèi)存需求量。因此，需要采取相關措施維護系數(shù)矩陣的稀疏性特征。要將這一特征科學運用在功率調(diào)整、發(fā)電機操控、靜態(tài)無功補償?shù)裙ぷ鳟斨?，?jù)此推導出有關的靈敏度公式。通過對這些公式進行探究分析，可以有效降低計算工作的難度。2）電力系統(tǒng)還具備非線性的特征。電力系統(tǒng)內(nèi)部較為復雜，如果只依靠線性近似的方法，難以符合分析研究的需求，為此，工作人員應當運用到泰勒級數(shù)的二級靈敏度技術，對二級靈敏度進行計算。一方面，要結合相關數(shù)據(jù)資料，依靠對電壓控制量進行計算，比較出一級與二級泰勒在準確程度與計算時長方面的優(yōu)缺點。通過對比分析可知，一級更適合進行快速計算，二級更適用于實際軌跡曲線。實際上，二級靈敏度的計算量往往更大，無法進行在線分析工作，為此，應當使用一級靈敏度計算技術。

2.4 在模型參數(shù)辨識中的應用

靈敏度分析法在大規(guī)模的電力系統(tǒng)模型參數(shù)辨識工作中的應用策略，通常要遵循以下順序步驟進行：首先，要按照系統(tǒng)參數(shù)靈敏程度的移動方向，確定其參數(shù)情況是否滿足可辨識的必要。其次，要根據(jù)系統(tǒng)中，其內(nèi)部參數(shù)靈敏程度的相位關系改變程度，明確系統(tǒng)參數(shù)的辨識難易度，從而求出系統(tǒng)中的關鍵性參數(shù)。再次，專業(yè)人員需要制定具體指標，該指標要保證可以反映出系統(tǒng)建模的誤差情況。最后，為了確保電力系統(tǒng)中的內(nèi)部誤差，能夠被有效限制在可控范圍中，就應當盡可能地減小系統(tǒng)誤差，通過運用蟻群計算的方式，以此優(yōu)化電力系統(tǒng)中的關鍵性參數(shù)。通常辨識電力系統(tǒng)中的模型參數(shù)期間，參數(shù)在空間中的分布情況，往往具備連續(xù)性特征。為此，需要在參數(shù)辨識工作中，有效運用蟻群計算法，并且要注意把控好基本操作流程。

在運用蟻群計算法時，專業(yè)工作人員應當努力做到以下4個方面的要求。1）制定好系統(tǒng)參數(shù)的初期分布方案，明確所要辨識參數(shù)的精確數(shù)量，要記錄好多維空間中的等份數(shù)量。2）要按照現(xiàn)階段解析空間的具體分布情況，分析其所處區(qū)域的優(yōu)勢與劣勢，并嚴格把控好蟻群信息的分布數(shù)量。要注重對已完成辨識、未完成辨識的參數(shù)組進行獨立化區(qū)分，把每一組參數(shù)依次有序的代進微分方程中。要依靠方程求解的方法，構建出電力系統(tǒng)中其系統(tǒng)模型的軌跡線路，并將其同實現(xiàn)測定的軌跡路線展開對比分析，從而匯總得出目標的參數(shù)。要注重維護好參數(shù)同誤差數(shù)值的對應關系，基于參數(shù)及目標函數(shù)不斷接近的基礎上，科學操控蟻群的發(fā)展方向。3）要注重計算出各個軸線區(qū)域當中，其蟻群的分布具體數(shù)量。4）要按照所求出的所有區(qū)域內(nèi)，各自蟻群的分布情況，彼此進行差異化比較，重新確定蟻群的發(fā)展方向;還要按照具體實際情況，調(diào)整各個參數(shù)組蟻群的位置坐標。隨后不斷重復以上4項流程，直到得出系統(tǒng)參數(shù)的最佳結果[2]。

3 在電力系統(tǒng)中的應用優(yōu)化建議

3.1 靈敏度存在計算速度較慢的問題

在計算期間由于其龐大的計算量，并且二級靈敏度在分析起來難度更高，會消耗大量的人力、物力以及財力資源。為此，要努力地對該方法進行優(yōu)化、改進，確保該方法計算速度更快，消耗資源更少，從而提高電力系統(tǒng)中在線預測分析工作的精準程度。

3.2 在計算靈敏度期間，工作人員應當以電力系統(tǒng)的負荷特征與系統(tǒng)約束情況為基準

目前，在計算靈敏度時，往往不會遭受外部因素束縛，當無功數(shù)值升至極限最后，其節(jié)點電壓同樣會在短期內(nèi)增大，從而會造成針對狀態(tài)值的預測工作缺少說服力，導致結果不夠真實可靠。因此，在運用靈敏度來計算電力系統(tǒng)的過程中，應當做好相關系統(tǒng)論證工作，確保計算的效果與質(zhì)量。

4 結論

綜上所述，在運用靈敏度分析法研究電力系統(tǒng)運行的過程中，電力企業(yè)以及工作人員，應當綜合考慮多領域的因素。要結合電力系統(tǒng)運行中的實際情況，科學制定電力系統(tǒng)動態(tài)靈敏度的方法，以此提高電力運行計算的精準程度，推動其安全高效運行，確保電力企業(yè)健康穩(wěn)步發(fā)展。

參考文獻

[1]曾繁宏，張俊勃.電力系統(tǒng)慣性的時空特性及分析方法[J].中國電機工程學報，2020，40（1）：50-58，373.

[2]唐權，胥威汀，葉希，等.考慮聚合商參與的配電網(wǎng)分布式儲能系統(tǒng)優(yōu)化配置[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2019（17）：83-92.