一种基于有功-电压耦合特性的负荷调频容量评估方法与流程

1.本发明涉及负荷需求管理技术领域，尤其涉及一种基于有功-电压耦合特性的负荷调频容量评估方法。


背景技术：

2.目前的配电网在运行时，往往会出现出现功率波动而导致频率波动的情况，以及出现出现功率缺额的情况，如果不及时进行负荷处理，则会严重影响配电网的平稳运行，并且在对负荷的调频容量评估如果不能能保证负荷的参与频率调控时，自身电压处于电能质量标准范围内，则无法保证配电网系统运行的可靠性。


技术实现要素：

3.鉴以此，本发明的目的在于提供一种基于有功-电压耦合特性的负荷调频容量评估方法，以至少解决以上问题。
4.本发明采用的技术方案如下：
5.一种基于有功-电压耦合特性的负荷调频容量评估方法，所述方法包括以下步骤：
6.s1、进行负载电压-功率耦合特性分析；
7.s2、进行负载-电压耦合特性分析；
8.s3、通过负载电压-功率耦合特性分析与负载-电压耦合特性分析进行负载可调节容量评估。
9.进一步的，在步骤s1中，进行负载电压-功率耦合特性分析具体为：通过以下公式进行模拟：
[0010][0011]
当考虑负荷为zip负载时，
[0012][0013][0014]
同理，无功对电压的依赖性也可表示为：
[0015][0016][0017]
其中，p,q分别表示为有功/无功需求；p0、q0分别为额定工作电压v0下的额定有功和无功功率；n
p
,nq分别为有功功率和无功功率的电压指标；z
p
、i
p
、p
p
分别为恒阻抗，恒电流
和恒功率系数，
[0018]
当n
p
＝1.5(z
p
＝0.6，i
p
＝0.3，p
p
＝0.1)时，工作电压的变化δv会导致有功需求的变化pd如下所示：
[0019][0020]
工作电压的相对轻微的下降会导致相应的需求减少，从而减少不平衡功率。
[0021]
进一步的，在步骤s2中，进行负载-电压耦合特性分析具体为：
[0022]
通过定义馈线级负荷有功功率响应电压变化的灵敏度为电压-有功耦合系数通过有功变化量和电压的变化量对系数求解，计算过程如式所示：
[0023][0024][0025][0026]
其中，式中δpf％和δuf％为馈线有功功率变化率和馈线电压变化率，通过式(3)可知恒阻抗负荷n
p
＝2，恒电流负荷n
p
＝1，恒功率负荷n
p
＝0，由于馈线负荷由多种类型负荷组成，且z
p
+i
p
+p
p
＝1，从而在一般馈线中，z
p
和i
p
较大则负荷具有良好的响应电压变化的能力，通过主动调节馈线负荷电压，从而在现场验证负荷功率的可控性。
[0027]
进一步的，在步骤s3中，通过负载电压-功率耦合特性分析与负载-电压耦合特性分析进行负载可调节容量评估具体为：
[0028]
通过在允许范围内调节馈线负荷电压，实现馈线负荷功率主动调控，n
p
为馈线负荷有功功率在单位电压降下的功率调节量，将其用来估算馈线柔性负荷的功率调节容量，当考虑电压上下限分别为1.07p.u.和0.93p.u.时，即每条馈线上负荷最大可上调，可下调容量表达式如下：
[0029][0030]
其中，式中u
t0
为t0时刻的馈线电压；
[0031]
当发生功率缺额时，电网中所有负荷的可调频容量为：
[0032][0033][0034]
其中，n为负荷数量。
[0035]
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0036]
本发明提出一种基于有功-电压耦合特性的负荷调频容量评估方法，本发明充分挖掘负荷的有功-电压耦合特性，当电网出现功率波动而导致频率波动时，通过调节负荷电压从而控制负荷功率来保证电网频率稳定，即当电网出现功率缺额时，负荷可以通过降低自身电压减少负荷功率，从而减少系统的不平衡功率来维持系统频率稳定，并且利用负荷
有功-电压耦合特性参与调频，能提供较大的调频容量，极大的减轻了发电机的调节压力，且无需考虑用户侧的意愿，也不需要额外的经济支出，安全可靠，经济性高。
附图说明
[0037]
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的优选实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0038]
图1是本发明实施例提供的一种基于有功-电压耦合特性的负荷调频容量评估方法整体结构流程示意图。
具体实施方式
[0039]
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所列举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
[0040]
参照图1，本发明提供一种基于有功-电压耦合特性的负荷调频容量评估方法，所述方法包括以下步骤：
[0041]
s1、进行负载电压-功率耦合特性分析；
[0042]
s2、进行负载-电压耦合特性分析；
[0043]
s3、通过负载电压-功率耦合特性分析与负载-电压耦合特性分析进行负载可调节容量评估。
[0044]
在步骤s1中，进行负载电压-功率耦合特性分析具体为：通过以下公式进行模拟：
[0045][0046]
当考虑负荷为zip负载时，
[0047][0048][0049]
同理，无功对电压的依赖性也可表示为：
[0050][0051][0052]
其中，p,q分别表示为有功/无功需求；p0、q0分别为额定工作电压v0下的额定有功和无功功率；n
p
,nq分别为有功功率和无功功率的电压指标；z
p
、i
p
、p
p
分别为恒阻抗，恒电流和恒功率系数，
[0053]
当n
p
＝1.5(z
p
＝0.6，i
p
＝0.3，p
p
＝0.1)时，工作电压的变化δv会导致有功需求的变化pd如下所示：
[0054][0055]
工作电压的相对轻微的下降会导致相应的需求减少，从而减少不平衡功率。
[0056]
在步骤s2中，进行负载-电压耦合特性分析具体为：
[0057]
通过定义馈线级负荷有功功率响应电压变化的灵敏度为电压-有功耦合系数通过有功变化量和电压的变化量对系数求解，计算过程如式所示：
[0058][0059][0060][0061]
其中，式中δpf％和δuf％为馈线有功功率变化率和馈线电压变化率，通过式(3)可知恒阻抗负荷n
p
＝2，恒电流负荷n
p
＝1，恒功率负荷n
p
＝0，由于馈线负荷由多种类型负荷组成，且z
p
+i
p
+p
p
＝1，从而在一般馈线中，z
p
和i
p
较大则负荷具有良好的响应电压变化的能力，通过主动调节馈线负荷电压，从而在现场验证负荷功率的可控性。
[0062]
示例性地，通过主动调节馈线负荷电压，从而在现场验证负荷功率的可控性。电力系统中常用的调压设备包括svc、statcom、调节有载调压分接头(oltc)等。一般110kv变电站中均安装有载调压变压器，且有载调压变压器档位较多，调节灵活性较好。通过调节110kv主变中高压侧有载调压分接头，可以实现对馈线电压的梯次调节，同时调压过程中对调度屏中馈线电压和功率的scada数据进行实时记录，从而可以验证辨识馈线负荷电压-有功耦合系数。
[0063]
在步骤s3中，通过负载电压-功率耦合特性分析与负载-电压耦合特性分析进行负载可调节容量评估具体为：
[0064]
通过在允许范围内调节馈线负荷电压，实现馈线负荷功率主动调控，n
p
为馈线负荷有功功率在单位电压降下的功率调节量，将其用来估算馈线柔性负荷的功率调节容量，当考虑电压上下限分别为1.07p.u.和0.93p.u.时，即每条馈线上负荷最大可上调，可下调容量表达式如下：
[0065][0066]
其中，式中u
t0
为t0时刻的馈线电压；
[0067]
当发生功率缺额时，电网中所有负荷的可调频容量为：
[0068][0069][0070]
其中，n为负荷数量。
[0071]
示例性地，根据调控边界条件对负荷的调节容量进行评估，并且基于馈线柔性负荷功率响应电压变化的基本原理，通过在允许范围内调节馈线负荷电压，实现馈线负荷功
率主动调控，np为馈线负荷有功功率在单位电压降下的功率调节量，可以用来估算馈线柔性负荷的功率调节容量。当考虑电网的电压等级为10kv时，依照《电能质量供电电压允许偏差》(gb/t 12325-2008)中对10kv电压偏差为标准电压的
±
7％的要求，因此电压上下限分别为1.07p.u.和0.93p.u.。
[0072]
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。