一种基于日负荷曲线在线获取综合负荷模型参数的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电力系统负荷建模领域，特别涉及一种基于日负荷曲线在线获取综合 负荷模型参数的方法。
【背景技术】
[0002] 随着国内主要大区电网互联进程的推进，电网的规模不断扩大，同时复杂程度也 越来越高，电网的电压稳定性以及动态稳定性问题日益突出。负荷模型对于电力系统数字 仿真的重要性不断加强，电网实时仿真计算对负荷模型的实时性提出了更高的要求。实时 仿真计算的根本目的在于提高仿真计算结果的准确性，使调度人员实时把握因网络拓扑结 构和负荷变化对运行状态的影响，提高调度的准确性，在确保电网安全稳定运行的前提下， 提高运行的经济性和充分发挥电网的输/供电能力。
[0003] 为了满足电网运行与控制要求的不断提高，需要能够更加准确地反映电网负荷特 性的综合负荷模型。然而，由于负荷模型本身的地域分散性和随机时变性等原因，获得合理 描述各负荷节点的综合负荷模型较为困难，使得其成为影响电力系统仿真准确度提高的重 要因素。近年来，随着国内外负荷建模研究工作的迅速发展，研究人员提出了采用多种测量 手段进行在线负荷建模，并从解决负荷模型的地域分散性和随机时变性问题及负荷模型有 效性的验证上出发来完善负荷建模工作。要使负荷模型参数的随机时变性得到解决，在进 行负荷建模时需要充分利用实时更新的数据源。有研究人员以统计综合获得的用电行业负 荷组成特性及变电站综合负荷的行业负荷构成特性作为基础，综合运用模糊聚类与模式识 别原理，充分利用SCADA系统的变电站综合负荷的日负荷曲线以及负控系统的用户日负荷 曲线数据，实现对统计综合法获得的变电站综合负荷用电行业负荷构成比例，取得了较好 的效果。上述说明了实时数据反映负荷特性的能力，但并未考虑不同负荷时间段负荷模型 的时变性。因此实时准确的负荷建模是一项特别困难的工作。所以应用日负荷曲线在线实 时获取负荷模型参数以此解决负荷建模难的问题是具有工程意义的。
【发明内容】
[0004] 本发明提供了一种基于日负荷曲线在线获取综合负荷模型参数的方法，利用行业 负荷特征矩阵和变电站日负荷功率曲线建立功率平衡方程组，从而在线实时获得典型用电 行业构成比例，克服现有技术中无法实时获取负荷模型参数的问题。
[0005] -种基于日负荷曲线在线获取综合负荷模型参数的方法，对负荷控制系统米集的 典型用户日负荷曲线建立典型用电行业负荷特征矩阵；然后根据SCADA系统获得的与上述 用户日负荷曲线在时间上同步的变电站日负荷功率曲线，建立与典型用电行业负荷特征矩 阵相关联的变电站各日负荷功率采样点的功率平衡方程组，并求解各个典型用电行业负荷 基准容量构成的列向量；将典型用电行业负荷特征矩阵与典型用电行业负荷基准容量构成 的列向量相结合求得与日负荷曲线相对应的各时间点变电站综合负荷的典型用电行业构 成比例，完成综合负荷模型参数的在线实时获取。
[0006] 所述典型用电行业负荷特征矩阵如下：
[0007]
[0008] 其中，Lij为典型用电行业j在时刻i以Sj为基准的标幺功率，η为典型用电行业 日负荷曲线的采集时间点数，m表示变电站综合负荷含有m个典型用电行业，表示典型用 电行业j的基准容量，j=l, 2,…，m。
[0009] 所述日负荷曲线所有采样点的变电站负荷功率平衡方程组为LbSb=P b ;
[0010] 其中
，Pbi为利用SCADA系统获得 的变电站在时刻i的负荷功率有名值，i=l，2,…，η ;
[0011] Lb为行业负荷特征矩阵，每列元素为一个典型用电行业标幺化日负荷曲线；
[0012] Sb为各典型行业负荷基准容量构成的列向量；
[0013] Pb为为变电站日负荷曲线各采样时间点负荷功率构成的列向量。
[0014] 所述各个典型用电行业负荷基准容量构成列向量Sb的求解方法如下：
[0015] 运用最小二乘法求解f(sR)=f (s,，s9, "^SJ = I IlrSr-PrI I，在满足约束条件sB > 〇 时，求得最小二乘解使得：
对应于最小二 乘解Sb的变电站负荷功率计算值。
[0016] 所述将典型用电行业负荷特征矩阵与典型用电行业负荷基准容量构成列向量相 结合求得与日负荷曲线相对应的各时间点变电站综合负荷的典型用电行业构成比例，具体 计算过程如下：
[0017] 步骤1 :首先利用求得的各个典型行业负荷容量基向量按照以下公式计算出任意 时间点i变电站综合负荷功率有名值Pbi
[0018] LilSALi2SfLi3SfHdL imSm-Pw
[0019] 时间点i，j典型行业负荷功率有名值Pbi」为
[0020] Pbi J=LijSj ；
[0021] 步骤2 :i时刻j典型用电行业负荷构成比例Ku按照公式
计算得到，完 成变电站典型用电行业负荷构成比例的在线实时获取。
[0022] 所述m的取值为4或5,所述η的取值为48或96。
[0023] 各典型用电行业的标幺化日负荷曲线可以通过负控系统所获得的典型用电用户 日负荷曲线的分类与综合得到，属于现有技术；各典型用电行业的标幺化日负荷曲线，反映 了典型用电行业的负荷特征，称为各典型用电行业负荷特征矩阵。
[0024] SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统，即数据米集与监视控 制系统；SCADA系统是以计算机为基础的DCS与电力自动化监控系统。
[0025] 典型用电行业是指通过负荷装置所属于的行业根据某地区用户的行业归属，并参 考统计综合法建模的用电行业分类办法，将行业分为四类，分别是轻工业、重工业、农业、市 政生活与三产业。
[0026] 所述典型用电行业符合容量基向量即指典型用电行业负荷基准容量构成的列向 量。
[0027] 有益效果
[0028] 本发明提供了一种基于日负荷曲线在线获取综合负荷模型参数的方法，对负荷控 制系统采集的典型用户日负荷曲线建立典型用电行业负荷特征矩阵；然后根据SCADA系统 获得的与上述用户日负荷曲线在时间上同步的变电站日负荷功率曲线，建立与典型用电行 业负荷特征矩阵相关联的变电站各日负荷功率采样点的功率平衡方程组，并求解各个典型 用电行业负荷基准容量的列向量；将典型用电行业负荷特征矩阵与典型用电行业负荷容 量基向量相结合求得与日负荷曲线相对应的各时间点变电站综合负荷的典型用电行业构 成比例，完成综合负荷模型参数的在线实时获取；该方法有效地利用了实际工程中能够方 便地获得的全电网范围内的典型用户和变电站的日负荷曲线，既可以获得日负荷曲线各采 样时间点的变电站用电行业构成比例，也可以简化地得到分时段的变电站用电行业构成比 例；在此基础上即可实现与日负荷曲线同步的变电站用电行业构成比例和负荷模型参数的 在线修正。
【附图说明】
[0029] 图1为本发明所述方法的流程图；
[0030] 图2为典型用电行业标幺化日负荷曲线；
[0031] 图3为典型行业及变电站日负荷功率曲线；
[0032] 图4为变电站各时间点的实际的行业比例与计算的行业比例。
【具体实施方式】
[0033] 下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明。
[0034] 典型用电行业是指通过负荷装置所属于的行业根据某地区用户的行业归属，并参 考统计综合法建模的用电行业分类办法，将行业分为四类，分别是轻工业、重工业、农业、市 政生活与三产业。
[0035] SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统，即数据米集与监视控 制系统；SCADA系统是以计算机为基础的DCS与电力自动化监控系统。
[0036] 如图1所示，一种基于日负荷曲线在线获取综合负荷模型参数的方法，包括以下 几个步骤：
[0037] 首先，对负荷控制系统采集的典型用户日负荷曲线建立典型用电行业负荷特征矩 阵；
[0038] 假设变电站综合负荷含有m个典型行业，任一典型行业的基准容量为S/j=l，2,… ，m)，则通过对负荷控制系统采集的典型用户日负荷功率曲线进行行业分类与综合，即可获 得各典型行业以I为基准的标幺化日负荷曲线如式（1)所示。
[0040] 各典型用电行业的标幺化日负荷曲线可以通过负控系统所获得的典型用电用户 日负荷曲线的分类与综合得到，属于现有技术；各典型用电行业的标幺化日负荷曲线，反映 了典型用电行业的负荷特征，称为各典型用电行业负荷特征矩阵。
[0041] 所述典型用电行业负荷特征矩阵如下：
[0042]
[0043] 其中，Lij为典型用电行业j在时刻i以Sj为基准的标幺功率，η为典型用电行业 日负荷曲线的采集时间点数，m表示变电站综合负荷含有m个典型用电行业，表示典型用 电行业j的基准容量，j=l, 2,…，m,
[0044] 然后，根据SCADA系统获得的与上述用户日负荷曲线在时间上同步的变电站日负 荷功率曲线，建立与典型用电行业负荷特征矩阵相关联的变电站