一种基于变电站量测的负荷模型辨识方法
【专利摘要】本发明公开了一种电力系统的负荷模型建模方法，首先对电网中的变电站进行同调机群划分，构建等值感应电动机的负荷模型，建立辨识准则函数，对负荷模型中待辨识的负荷参数通过输入电压和实际系统的输出响应采用粒子群算法进行寻优，统计不同站点的负荷模型，得到地区电网负荷模型参数库。本发明在辨识参数中引入初始有功功率比例系数Kpm和额定初始负荷率系数Mlf，消除负荷幅值的时变性带来的影响，使负荷模型更加准确；并设置了粒子群算法的速度调整因子和惯性因子，提高算法收敛精度。
【专利说明】一种基于变电站量测的负荷模型辨识方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电力系统负荷模型【技术领域】，更为具体地讲，涉及一种基于变电站量测的负荷模型辨识方法。
【背景技术】
[0002]电力系统是由发电、输电、配电和电力负荷四大部分组成的有机整体。其中，电力负荷是电力网络中用电设备的总称，有时候也包括用来连接电力设备的配电网。由于电力系统具有电能无法大量存储，电网彼此间关联性极强的特性，因此在电网正常状态时，电网各个环节保持动态平衡，而当电网中任意部分出现故障时，其余部分有可能会受到极大的影响，最终导致电网局部紊乱，甚至导致整个电网的震荡，造成社会安全和经济发展重大的损失。随着社会经济的持续快速发展，电力负荷也变得愈来愈重，这使得对电力系统的安全性、可靠性的要求更加严格。目前我国电网正朝着“大电网，超高压，大机组，远距离”的方向发展，研究负荷动态特性能够有效发现电网的脆弱部位，并及时采用各种提前性措施，保障电网的安全性和可靠性，这是提高电力系统的安全性、可靠性的关键。
[0003]近些年，国内外都在负荷建模研究领域取得了不少成果，然而很多模型还是相对粗糙甚至是与实际特性相差甚大。不准确的负荷模型与精确电力系统其它元件模型显得很不协调，甚至限制了电网仿真精度的提高。在仿真计算中使用这种相对粗糙的负荷模型，如果仿真结果过于保守，会使得电网输发电的能力不能充分使用而导致资源浪费；如果仿真结果太过乐观，会造成设计规划不合理，降低电网运行的稳定能力，甚至造成由于控制误操作引起的系统解列崩溃后果。除此之外，电力负荷特性对电网仿真计算的各方面都有深远影响:负荷特性对电力系统的潮流计算、暂态稳定、小信号动态稳定以及电压稳定都会产生一定的影响。因此负荷模型的精确性对电力系统的良好运行影响重大，对电力负荷模型进行深入的研究是十分必要的。在模型结构研究方面，目前重点研究了机理负荷模型(主要是静态负荷并联三阶感应电机)，以及非机理式模型中的差分方程模型；在系统辨识算法中，一些先进的辨识方法也已经应用到负荷建模中如人工神经网络模型在负荷建模领域的应用也得到了大量关注。虽然前人的研究已经取得了一定成果，但随着电网的复杂程度越来越闻，负荷1旲型的精确度仍然有待提闻。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于变电站量测的负荷模型辨识方法，提高负荷参数辨识的准确度，提高负荷模型的精确度。
[0005]为实现上述发明目的，本发明基于变电站量测的负荷模型辨识方法，包括以下步骤:
[0006]S1:对电网中的变电站根据电压等级进行划分，将每个变电站的等值负荷模型采用感应电动机并联静态负荷来表示；
[0007]S2:等值感应电动机采用三阶感应电动机负荷模型，a = [Rs, Xs, XM, Re, Xe, H, A, B,!^，!^，^!?^为负荷模型的独立待辨识参数向量，β = [ex(l, ey(l, sQ, xs, KJt为可以通过电机稳态条件和α求得的辨识参数向量，其中Rs为定子电阻、Xs为定子绕阻漏抗、Xm为励磁电抗、Rk为转子电阻、Xk为转子漏抗、H为转子惯性时间常数、Α、Β为电机机械转矩特性参数，kPz、kP1、kQz、kQi为静态特性参数，ex0, ey(l为电动机初始的暂态电压，Stl为电动机的转差率，Xs为定子和转子之间的同步电抗，K1为负载率；Kpm表示初始有功功率比例系数，Kpm = Pc/ /P，Pc/为电动机初始有功功率，P为所测负荷点在暂态过程中所消耗的有功功
率;Mlf为额定初始负荷率系数
【权利要求】
1.一种基于变电站量测的负荷模型辨识方法，其特征在于，包括以下步骤: S1:对电网中的变电站根据电压等级进行划分，将每个变电站的等值负荷模型采用感应电动机并联静态负荷来表示； 52:等值感应电动机采用三阶感应电动机感应电动机负荷模型，a = [Rs, Xs, XM, Re, Xe,H，A，B，kPz，kPi，kQz，kQi，Kpm，Mlf]T 为负荷模型的独立待辨识参数向量，β = [ex0, ey0, s0, xs, K1]T为可以通过电机稳态条件和α求得的辨识参数向量，其中Rs为定子电阻、Xs为定子绕阻漏抗、Xm为励磁电抗、Rr为转子电阻、Xr为转子漏抗、H为转子惯性时间常数、Α、B为电机机械转矩特性参数，kPz、kP1、kQz、kQi为静态特性参数，ex0, ey(l为电动机初始的暂态电压，S0为电动机的转差率，Xs为定子和转子之间的同步电抗，K1为负载率；Kpm表示初始有功功率比例系数，Kpm = Pc/ /P，Pc/为电动机初始有功功率，P为所测负荷点在暂态过程中所消耗的有功功率;Mlf为额定初始负荷率系数，
2.根据权利要求1所述的负荷模型辨识方法，其特征在于，所述步骤SI中同调机群划分的具体方法为:将变电站按照电压等级进行聚类，对于同一电压等级的变电站按照电动机在负荷中所占的比重分类。
3.根据权利要求1所述的负荷辨识方法，其特征在于，所述步骤S3.2中，粒子群算法中的惯性因子w按照以下公式确定:
4.根据权利要求1所述的负荷模型辨识方法，其特征在于，所述步骤S4中的动态等值采用同调等值方法。
【文档编号】H02J3/00GK103872678SQ201410079486
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2014年3月6日 优先权日:2014年3月6日
【发明者】丁理杰, 王均, 黄琦, 魏巍, 刘影, 张周晶, 郭巍, 朱超 申请人:国家电网公司, 四川电力科学研究院, 电子科技大学