一種帶小水電機組地區(qū)電網(wǎng)的負荷模型和建模方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種帶小水電機組地區(qū)電網(wǎng)的負荷模型和建模方法，提出的負荷模型中考慮了地區(qū)小水電、配電網(wǎng)絡及感應電動機低電壓釋放的影響。所提實用建模方法將統(tǒng)計綜合法和總體測辨法相結(jié)合，即通過統(tǒng)計綜合法對負荷節(jié)點進行預分類；采用相應類別的典型參數(shù)描述等值電動機，采用同調(diào)等值方法獲取等值發(fā)電機參數(shù)，減少負荷模型中待辨識參數(shù)；利用遺傳算法對節(jié)點實測數(shù)據(jù)進行參數(shù)辨識，獲得模型參數(shù)。采用電力系統(tǒng)中已裝設(shè)的故障錄波裝置進行數(shù)據(jù)采集，僅需對節(jié)點負荷進行大致分類，改進的負荷模型更接近實際情況，具有投資省、工作量少，模型精度較高，可直接在BPA軟件中使用的特點，能應用于一線的生產(chǎn)實踐。
【專利說明】-種帶小水電機組地區(qū)電網(wǎng)的負荷模型和建模方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)負荷建模技術(shù)，特別涉及一種帶小水電機組地區(qū)電網(wǎng)的 負荷模型和建模方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 電力系統(tǒng)中各元件的模型結(jié)構(gòu)及參數(shù)是否準確，直接影響著電力系統(tǒng)仿真計算結(jié) 果的準確性。目前電力系統(tǒng)仿真模型中發(fā)電機及其勵磁與轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)模型、變壓器及線 路等輸電網(wǎng)絡模型已經(jīng)相對比較成熟，因此，負荷模型成為影響仿真結(jié)果準確和可信程度 的關(guān)鍵，是提高仿真結(jié)果準確性的瓶頸。
[0003] 動態(tài)機理模型因其概念清晰，適用性強在實際工程中獲得了廣泛應用。目前我國 各級電網(wǎng)中的動態(tài)負荷模型均采用固定比例的電動機并聯(lián)恒阻抗，電動機大多采用典型參 數(shù)。實際運行中，配電網(wǎng)絡、感應電動機低電壓釋放對節(jié)點的靜動態(tài)響應影響較大，在建模 中應予W考慮。對于小水電集聚的節(jié)點，水電機組的影響也必須計及。因此，為使節(jié)點負荷 模型更接近實際情況，有必要對典型的動態(tài)機理負荷模型進行改進。
[0004] 常用的建模方法有統(tǒng)計綜合法和總體測辨法。統(tǒng)計綜合法的優(yōu)點是無需進行現(xiàn)場 實測和試驗，物理模型清晰，概念明確，適用性較強。但完成數(shù)據(jù)的收集、分類和綜合工作需 要大量人力物力?？傮w測辨法不依賴于用戶統(tǒng)計資料，具有簡單實用的特點，但它需要在節(jié) 點安裝相應的測量裝置，辨識得到的元件參數(shù)不能很好地解釋實際情況，不易被現(xiàn)場人員 接受。如何結(jié)合兩種建模方法，取長補短，建立一種既方便操作，又能獲得準確實用的節(jié)點 負荷模型的建模方法是一項很有意義的工作。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明是針對現(xiàn)有電力系統(tǒng)建模方法不適合對帶有多小水電集聚的地區(qū)電網(wǎng)進 行建模的問題，提出了一種帶小水電機組地區(qū)電網(wǎng)的負荷模型和建模方法，提出的負荷模 型中考慮了地區(qū)小水電、配電網(wǎng)絡及感應電動機低電壓釋放的影響。所提實用建模方法將 統(tǒng)計綜合法和總體測辨法相結(jié)合，即通過統(tǒng)計綜合法對負荷節(jié)點進行預分類；采用相應類 別的典型參數(shù)描述等值電動機，采用同調(diào)等值方法獲取等值發(fā)電機參數(shù)，減少負荷模型中 待辨識參數(shù)；利用遺傳算法對節(jié)點實測數(shù)據(jù)進行參數(shù)辨識，獲得模型參數(shù)。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種帶小水電機組地區(qū)電網(wǎng)的建模方法，其特征在于，具體 包括如下步驟：
[0007] 1)調(diào)研節(jié)點構(gòu)成：了解節(jié)點下接小水電的情況及節(jié)點的主要構(gòu)成成分；
[0008] 2)節(jié)點負荷分類；根據(jù)調(diào)研成果，將節(jié)點先按是否接地方小水電分成兩大類，I類 負荷不含小水電；II類負荷中含有小水電；再根據(jù)變電站下的用電負荷類型再進一步細 分，將用電負荷分成四類：小型工業(yè)、大型工業(yè)、居民用電和居民用電與工業(yè)混合用電；
[0009] 3)發(fā)電機參數(shù)聚合；根據(jù)用電負荷分類選擇典型電動機參數(shù)，采用IEEE的推薦數(shù) 據(jù)，對節(jié)點下接發(fā)電機進行參數(shù)聚合，獲得等值發(fā)電機參數(shù)；聚合采用同調(diào)等值方法，對節(jié) 點g，等值發(fā)電機額定容量為所有機組的累加：
[0010]

【權(quán)利要求】
1. 一種帶小水電機組地區(qū)電網(wǎng)的建模方法，其特征在于，具體包括如下步驟： 1) 調(diào)研節(jié)點構(gòu)成：了解節(jié)點下接小水電的情況及節(jié)點的主要構(gòu)成成分； 2) 節(jié)點負荷分類：根據(jù)調(diào)研成果，將節(jié)點先按是否接地方小水電分成兩大類，I類負荷 不含小水電；II類負荷中含有小水電；再根據(jù)變電站下的用電負荷類型再進一步細分，將 用電負荷分成四類：小型工業(yè)、大型工業(yè)、居民用電和居民用電與工業(yè)混合用電； 3) 發(fā)電機參數(shù)聚合：根據(jù)用電負荷分類選擇典型電動機參數(shù)，采用IEEE的推薦數(shù)據(jù)， 對節(jié)點下接發(fā)電機進行參數(shù)聚合，獲得等值發(fā)電機參數(shù)；聚合采用同調(diào)等值方法，對節(jié)點 g，等值發(fā)電機額定容量為所有機組的累加：
節(jié)點電壓有功功率初始值P〇,無功功率初始值Q〇,無功補償〇。〇,其中Kp為動靜比例系 數(shù)，I為初始負荷率系數(shù)，Ptlg6n為等值發(fā)電機提供的初始有功功率，Qtlg6n為等值發(fā)電機提供 的初始無功功率； 4) 從故障錄波器獲取數(shù)據(jù)：調(diào)取變電站中故障錄波器動作后的數(shù)據(jù)文件； 5) 數(shù)據(jù)預處理：故障錄波器數(shù)據(jù)遵循Comtrade標準，將數(shù)據(jù)存儲在cfg文件和dat文 件中；對采集到的故障錄波器數(shù)據(jù)，采用自編的程序?qū)?shù)據(jù)進行處理，經(jīng)過數(shù)據(jù)整合、歸一 化、濾波和正序提取四個步驟，獲得可用于參數(shù)辨識的電壓、有功功率和無功功率數(shù)據(jù)； 6) 參數(shù)辨識：采用改進遺傳算法進行參數(shù)辨識，適應度函數(shù)選取均方根誤差的倒數(shù)， 即
其中，Pi(U，Qitu分別為辨識得到的第i個點的有功功率和無功功率；Pfieltu, Qfieltu為量 測到的第i個點的有功功率和無功功率；N為采樣點數(shù)量；EP、Eq分別為有功功率和無功功 率誤差平方和； 7)模型使用：將網(wǎng)架在仿真軟件BPA中搭建出來，模擬現(xiàn)場故障，分析各節(jié)點功率曲線 變化，對所有節(jié)點中的廣義負荷節(jié)點進行仿真。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所得建模方法得到的負荷模型，其特征在于，一個負荷節(jié)點包括接 于節(jié)點的無功補償設(shè)備，接于下級配網(wǎng)中的M臺電動機，N臺小型水電機組和K組靜態(tài)負荷， 聚合成一臺等值電動機，一臺等值發(fā)電機和一組靜態(tài)負荷，就構(gòu)成了節(jié)點的負荷模型， 其中改進等值電動機模型： 狀態(tài)方程
上述公式中，除= 2JifB = IOOji、時間t及慣性時間常數(shù)H外，均采取以電動機額 定容量為基準的標么值，其中，《為同步轉(zhuǎn)速，為電動機瞬時轉(zhuǎn)速；V為轉(zhuǎn)子回路時間 常數(shù)；Ixm和Iym分別為xy軸下X軸和y軸的電流；A，B，C分別為機械轉(zhuǎn)矩系數(shù)，滿足關(guān)系 A? /+B ? JC = I Jmtl為初始機械轉(zhuǎn)矩；《 s為電動機角速度，標幺值p. u. ;LS和Lm分別為定 子電感和定轉(zhuǎn)子互感；E' xm為X軸的暫態(tài)電勢；Xm為定轉(zhuǎn)子互感抗；Xk為轉(zhuǎn)子電抗；為 y軸磁勢；E' ym為y軸的暫態(tài)電勢；V"為X軸磁勢；
電動機額定容量SNm根據(jù)潮流計算獲得的節(jié)點電壓功率初始值Ptl, Kp和&求取，
上式中：Q。為電容器補償容量，U為母線電壓，Un為母線額定電壓，Qcm為在額定電壓下 的電容補償容量；
后d軸和q軸的電壓，Idg和Iqg分別為發(fā)電機d軸電流和q軸電流，ra為電動機內(nèi)阻，T m為 機械轉(zhuǎn)矩，為發(fā)電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，Sg為發(fā)電機功率角，Xd，X' d分別為發(fā)電機d軸同步電 抗和暫態(tài)電抗；Xq為發(fā)電機q軸同步電抗，E' q為電機q軸瞬變電勢；D為阻尼系數(shù)； 發(fā)電系數(shù)Ktj表征實際發(fā)電量，
其中，Sgtl表示穩(wěn)態(tài)時的實際發(fā)電機視在功率，SNg表示等值發(fā)電機額定功率；靜態(tài)負荷 模型： 采用恒阻抗負荷\ = GJjB^表示，配電網(wǎng)等值阻抗Xn1合并在\中，
下標〇表示其為〇時刻的值。
【文檔編號】H02J3/00GK104362622SQ201410632300
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月11日
【發(fā)明者】譚斌, 謝威, 鐘寧, 丁宇潔, 歐陽廣澤, 楊秀, 顧丹珍, 毛志祥 申請人:安順供電局, 上海電力學院