专利名称：一种负荷建模中的故障拟合方法
技术领域：
本发明涉及一种电力系统的模拟与计算，特别涉及电力系统负荷模型的建模方法。
技术背景负荷建模有三种途径统计综合法、总体测辨法和基于事故仿真的负荷建模法。故障 拟合是一种基于电力系统事故模拟的负荷模型建模方法。这里的"事故"既指偶发的电力 系统事故，也指人为进行的短路等扰动试验；基于事故模拟的负荷"建模"，通常不是"从 无到有"的负荷建模，而往往是通过事故模拟对原来采用的负荷模型进行校验，如有必要， 则需要根据事故模拟结果对负荷模型参数进行调整。在工程实际中常见的情况是某一电力系统在早期开始进行模拟计算时，首先根据经 验选择某一常见的负荷模型(选定一组典型参数)，至于这一模型是否能反映该系统的实 际情况，则需要通过事故模拟进行检验。在电网发展的某一阶段能够反映实际情况的负荷 模型，在电网发展变化后，可能会不再具有适应性。因此，负荷模型应不断通过事故模拟 进行校验和调整。基于事故模拟对负荷模型进行校验和调整，是工程实际中非常有效和直 接的负荷建模方法。负荷模型表现出的特性可能因故障形态、故障地点、运行方式的不同而不同，这是基 于事故模拟校核负荷模型的难点所在。就我国目前的电网结构和运行水平，发生大扰动故 障的可能性很小，负荷模型的校核研究，往往是以小扰动事故为研究对象，但由此得到的 负荷模型，可能并不能反映系统受到大扰动时的特性。而在电网规划和运行中，规划方案 的选择、运行中断面控制功率的选择正是根据系统承受严重故障的能力决定的。发明内容如图4的流程图所述，本发明的方法包括以下步骤 1)建立事故时的运行方式根据自动化系统记录的数据(开机方式、变电站负荷)建立试验时的运行方式， 也即建立可以用于事故模拟的潮流稳定计算数据。潮流计算结果应和实测潮流基本一致，总出力、总负荷、主要线路输送功率、主要母线电压均要一致。调査事故时发电 机励磁系统、调速系统、电力系统稳定器以及其它控制设备的运行情况，建立稳定计 算数据。2) 确定事故模拟方式根据故障录波曲线，确定故障切除时间和短路阻抗，如果在试验过程中发生了切 机、掉负荷等扰动，要根据实测数据确定在仿真中如何对这些扰动进行模拟。3) 事故模拟、模型参数校核和调整主要内容包括1)首先基于目前采用的计算模型参数进行模拟计算；2)当计算 结果和实测不一致合时，首先应核准除负荷模型以外的其它元件的模型和参数，包括 发电机模型参数、励磁系统模型参数、发电机调速系统等；3)如果仿真结果和实测仍 不一致，再考虑通过灵敏度分析对负荷模型参数进行调整，内容包括负荷模型结构、 比例，如果动态部分采用感应电动机模型，则还应对电动机参数进行灵敏度分析。在 上述计算分析基础上，提出初步的模型参数调整建议。4) 机理分析调整后的负荷模型参数虽然可以对事故进行比较准确的模拟，但是，这一模型是 否可以应用于未来电网的模拟计算中，其应用范围或应用条件如何，尚需要进行机理 分析。5) 模拟和实测一致性的判断事故模拟和实测结果不可能达到"完全相同"，但应保持"基本一致"。所谓基本 一致的原则包括-(1) 振荡频率基本一致；(2) 系统振荡平息所需要的时间基本一致；(3) 主网各线路功率(电压相角差)的摇摆曲线轮廓一致，特别是故障切除后第 一摆幅度、后续振荡阻尼特性应基本一致；(4) 功角、功率、系统电压振荡平息后稳态值基本一致；(5) 系统电压上升时间、是否出现过调、稳态恢复电压、电压曲线轮廓应基本一致；(6)暂态电压跌落基本一致。 本发明的优点是通过事故模拟得到的模型参数不是唯一的。而本研究中针对2007年西北电网西电东 送、东电西送两个运行方式，就无故障跳眉雍线、切安康电厂两台机、切李家峡一台机等 多个扰动方式进行了事故模拟，并基于结构上更为合理的考虑配电网络的综合负荷模型 (SLM)对马达比例、马达惯性时间常数、转子电阻等较为敏感的参数进行了修正。最后 对桃西、天雍、秦雍等多条330kV线路的有功、无功功率仿真结果与实际录波结果进行比 对分析，验证了提出的新的基于考虑配电网络的综合负荷模型结构的参数是合理有效的。
图1是西电东送950MW，电力系统稳定器投，无故障跳眉雍线，天雍线有功功率(雍 城侧)的稳定计算结果曲线；图2是西电东送950MW，电力系统稳定器投，无故障跳眉雍线，天雍线无功功率(雍 城侧)的稳定计算结果曲线；图3是东电西送800MW，电力系统稳定器投，无故障跳眉雍线，桃西线有功功率(西 峰侧)的稳定计算结果曲线；图4是依据本发明的负荷建模中的故障拟合方法的步骤流程图。
具体实施方式
下面结合附图1-3进行详细描述故障拟合法建模在西北电网的应用。1、 建立故障时系统的运行方式在对西北电网的实际应用中，采用西电东送950丽、东电西送800匿两个运行方 式；2、 确定故障模式1) 西电东送950MW，电力系统稳定器投，无故障跳眉雍线；2) 东电西送800MW，电力系统稳定器投，无故障跳眉雍线；3) 东电西送800MW，电力系统稳定器投，切安康电厂机组两台；4) 西电东送950MW，电力系统稳定器投，切李家峡一台机组；3、 进行仿真计算釆用西北电网现有的负荷模型、静态3-4-3ZIP模型、静态4-6ZP模型、50%11型马 达+50%恒阻抗模型及考虑配电网络的综合负荷模型(SLM)进行故障仿真，并与实测录波 曲线进行比对。结果表明采用考虑配电网络的综合负荷模型较采用其它模型的拟合效果 好。但仍与实测结果存在一定的差别。4、 进行结构上更为合理的SLM模型进行修正 马达比例由60%增加大到65%; 马达惯性时间常数由3秒增加到3.5秒； 转子电阻由原来的0.009pu增加到0.18pu;5、 采用修正后的SLM模型进行仿真计算采用修正后的SLM的仿真结果与实测曲线具有较好的一致性，能够满足仿真与实 测一致性的判据。此处已经根据特定的示例性实施例对本发明进行了描述。对本领域的技术人员来说在 不脱离本发明的范围下进行适当的替换或修改将是显而易见的。示例性的实施例仅仅是例 证性的，而不是对本发明的范围的限制，本发明的范围由所附的权利要求定义。
权利要求
1、一种负荷建模中的故障拟合方法，其特征在于该方法包括以下步骤一)建立事故时的运行方式根据自动化系统记录的数据建立试验时的运行方式，作为用于事故模拟的潮流稳定计算数据，潮流计算结果应和实测潮流结果基本一致，调查事故时发电机励磁系统、调速系统、电力系统稳定器以及其它控制设备的运行情况，建立稳定的计算数据；二)确定事故模拟方式根据故障录波曲线，确定故障切除时间和短路阻抗，如果在试验过程中发生了切机、掉负荷的扰动，则根据实测数据确定在仿真中如何对这些扰动进行模拟；三)事故模拟、模型参数校核和调整(1)首先基于目前采用的计算模型参数进行模拟计算；(2)当计算结果和实测结果不一致时，先调整除负荷模型以外的其它元件的模型和参数；(3)如果仿真结果和实测仍不一致，再通过灵敏度分析对负荷模型参数进行调整，包括负荷模型结构和比例，如果动态部分采用感应电动机模型，还要对电动机参数进行灵敏度分析，在上述计算分析基础上，制定初步的模型参数调整方案；四)进行机理分析五)模拟和实测一致性的判断所述事故模拟和实测结果基本一致的原则包括(1)振荡频率基本一致；(2)系统振荡平息所需要的时间基本一致；(3)主网各线路功率的摇摆曲线轮廓一致，故障切除后第一摆幅度、后续振荡阻尼特性基本一致；(4)功角、功率、系统电压振荡平息后的稳态值基本一致；(5)系统电压上升时间、是否出现过调、稳态恢复电压、电压曲线轮廓基本一致；(6)暂态电压跌落范围基本一致。
全文摘要
电力系统数字仿真已深入电力系统的规划、设计、运行、研究等领域，其仿真结果已成为这些领域决策的主要依据。负荷作为电力系统的重要组成部分，其模型和参数对电力系统数字仿真结果具有重要影响。由于负荷构成的复杂性，建立精确的负荷模型属于世界性难题。本发明基于结构上更为合理的考虑配电网路的综合负荷模型(SLM)，对西北电网多个运行方式、多个故障形式进行了仿真分析，并对多个故障录波结果进行了比对分析得出了适用于西北电网的负荷模型参数。
文档编号H02J3/00GK101404411SQ20081022517
公开日2009年4月8日 申请日期2008年10月30日 优先权日2008年10月30日
发明者丁永福, 万筱钟, 史可琴, 张红斌, 杨文宇, 涌 汤, 琦 王, 越 范, 邱丽萍 申请人:中国电力科学研究院;西北电网有限公司