大电网实测负荷模型的实用化研究

论文摘要

随着电力系统研究和运行对仿真结果依赖程度的增强,如何提高仿真中各模型及参数的有效性和实用性进而提高整个仿真的科学性和可信度已经成为电力系统研究中的一个重点,而在仿真的基本元件当中负荷是最复杂和难以把握的。虽然在此方面近些年取得了很大的进展,但是纵观全国,各大区电网仿真当中仍然采用基于典型参数的静态或动态负荷模型,实测建模的研究成果没有应用到实际的生产和规划当中。造成这种现象的原因有许多,但其中一点就是实测负荷模型在推广实用化过程中存在的问题至今没有被很好地解决。本论文针对实测负荷模型在大区电网推广实用化过程中存在的问题,从模型自身精度的提高、单点建模中负荷时变性的消除、多点建模中模型的拓展直至大区电网负荷模型库的建立与修改等四个方面循序渐进地对实测负荷模型的实用化进行了深入探讨。首先,本论文通过应用轨迹灵敏度的方法对负荷模型参数辨识范围进行了调整,通过此方法可以在不改变模型结构和参数辨识方法的前提下大幅提高辨识的精度。但是,在负荷建模当中仅仅有好的模型结构和参数辨识算法是不够的,因为负荷具有时变性,这也是负荷建模之所以成为电力系统研究难点的主要原因之一。针对此问题,本论文应用聚类分析的方法对实测建模过程中负荷时变性的消除进行了研究,提出了更为简便实用的负荷分类方法,并通过参数间轨迹灵敏的关系对分类方法进行了验证。经过以上研究就可以建立各个实测点精确实用的负荷模型,但是在实际电网当中不可能为所有负荷点都安装实测装置,通常只能获得少数几个点的实测数据,为此本论文通过应用逐步多元回归法对不同实测数据情况下大区电网负荷模型的拓展进行了研究,并提出了不同数据情况下模型拓展的策略。除此之外,在实际仿真当中为了便于负荷模型的应用,通常需要对区域电网的负荷模型参数进行管理,而且因为负荷规律从长时间跨度上看是变化的,所以负荷的模型参数库不能像发电机等固定元件那样一成不变,需要定期的进行修改,因此本论文在以上研究的基础上提出了大区电网负荷模型库的建立和修改策略,这都为实测负荷模型的实用化提供了借鉴。最后论文针对传统负荷模型无法描述低电压过程中负荷切除现象的事实,探索性的提出了一种新的适用于低电压暂态稳定分析的负荷模型,此模型不仅能够很好地描述负荷的动态特性而且能够表征电压大幅度、长时间跌落过程中的负荷切除现象,这为研究暂态过程中系统电压稳定问题提供了新的描述。综上所述,对大区电网实测负荷模型实用化的探讨有助于提高整个大电网仿真的可信度。本论文遵循模型自身精度提高、单点建模中负荷时变性的消除、多点建模中实测模型的拓展、大区电网负荷模型库的建立和修改这一研究思路对实测负荷模型在大电网推广过程中面临的问题进行了系统地研究,并在最后对一种新型负荷模型的建立进行了探索,以上所作研究不仅提高了实测负荷模型的实用性而且增强了整体仿真的可信度以及由此而得出的结论的科学性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义
• 1.2 国内外研究动态
• 1.2.1 负荷模型参数辨识范围调整研究现状
• 1.2.2 建模中负荷时变性消除研究现状
• 1.2.3 负荷模型拓展及参数库建立的研究现状
• 1.2.4 低电压暂态稳定分析负荷模型的研究现状
• 1.3 课题主要研究内容
• 第2章 负荷模型参数辨识范围的调整
• 2.1 引言
• 2.2 负荷模型
• 2.2.1 综合负荷模型结构
• 2.2.2 模型的初始化
• 2.3 轨迹灵敏度参数辨识范围调整
• 2.3.1 轨迹灵敏度法原理
• 2.3.2 参数辨识范围调整策略
• 2.3.3 算例分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 负荷分类消除时变性对建模影响
• 3.1 引言
• 3.2 聚类分析进行负荷分类
• 3.2.1 聚类分析法原理
• 3.2.2 特征向量选取
• 3.3 负荷的综合
• 3.3.1 多曲线拟合法原理
• 3.3.2 多曲线拟合与参数平均法的比较
• 3.4 聚类分析负荷分类算例
• 3.5 参数轨迹灵敏度对分类方法的验证
• 3.6 本章小结
• 第4章 负荷模型拓展及模型库的建立与修改
• 4.1 引言
• 4.2 逐步多元回归法
• 4.2.1 多元回归法原理
• 4.2.2 逐步多元回归法变量筛选
• 4.3 不同数据情况下负荷模型拓展
• 4.3.1 负荷记录点个数多于负荷类数时的情况
• 4.3.2 负荷记录点个数多于一个但少于负荷类数时的情况
• 4.3.3 负荷记录点个数为一个时的情况
• 4.4 负荷参数库的建立与修改策略
• 4.4.1 模型库建立过程中实测数据的选取
• 4.4.2 模型库的建立与修改策略
• 4.5 本章小结
• 第5章 适于低电压扰动暂态稳定分析的负荷模型
• 5.1 引言
• 5.2 传统负荷模型在暂态低电压时的缺点
• 5.2.1 暂态故障时低电压掉负荷特性
• 5.2.2 传统负荷模型的低电压描述能力
• 5.2.3 低压负荷切除对系统仿真的影响
• 5.3 适于低压暂态稳定分析的负荷模型
• 5.4 实例分析
• 5.5 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 论文主要结论
• 6.2 论文展望
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
• 攻读博士学位期间参加的科研工作
• 致谢
• 作者简介