电力负荷建模的在线统计综合.docx

摘要电力负荷是电力系统的重要组成部分，负荷模型已经成为制约电力系统仿真计算结果准确和可信赖程度的关键。传统的统计综合法由于不能在线实时，难以在工程上推广应用，这在一定程度上限制了统计综合法的发展。本文在这个背景下，提出了在线统计综合法。主要研究内容：1 .提出了在线统计综合法。把所有电器分为两类设备：电动机类负荷和阻抗类负荷；把所有用户分为两类行业：工业负荷和非工业负荷。其基本步骤是：对所有用户分行业一一分行业典型用户调查一一建立分行业电动机比例表一一在线获得负控系统数据一一在线计算用户功率一一低压母线综合一一考虑IloKV线路的折算一一IlOKV母线综合。这种方法不但节省了人力、物力，并且为其实际运行提供了可行性。2 .电动机比例的调查是建模结果合理与否的关键。阐述了电动机比例在负荷建模中的重要性，负荷调查的方法、过程、以及如何实施，从而为实现调查统计结果的可靠性提供了保证。阐述了调查统计时计算负荷电动机比例，为得出切合实际的电动机比例奠定基础。根据实际情况分析比例表，说明电动机比例的可靠性。3 .介绍了用户功率与EMS相关信息的在线获取，通过传输数据的改变，以决定是否进行比例的调整。结合负控系统传输的用户数据，对比所建立的电动机比例表，求取每个行业每个用户的电动机类负荷和阻抗类负荷的功率。介绍了把加权聚合理论应用于在线统计综合建模中，介绍了单一行业用户的聚合和不同行业的聚合，通过采用已知典型参数对低压母线进行综合建模。通过在福建电网的实施，证明了该方法具有可行性。关键词：电力系统负荷建模在线统计综合法电动机比例ABSTRACTPowerloadistheimportantpartofpowersystem.Loadmodelinghasbecomeacruxfactor,whichisrestrictedveracityandtrustinessofpowersystemsimulationresults.ConventionalComponent-BasedModelingApproachhasn'ton-line、realtimesoitisn,tusedinprojectextensively,whichlimitsthedevelopmentofcomponentBasedLoadModelingApproachtosomeextent.Duetotheselimitations,thepaperpresentsOn-lineComponent-BasedLoadModeling.Theworkofthispaperasfollows:1 .ThepaperpresentsOn-lineComponent-BasedLoadModeIingXoadequipmentsareclassifiedthatinduction-motorloadandimpedanceIoadjallusersareclassifiedthatindustryloadandotherload.Itsbasicstepsarethat:usersclassifiedtheinvestigationoftypicalusersfoundsthemotor-rateofdifferenttrades-getsthedataofloadcontrolon-linelycountsusers'poweron-linelythesynthesisoflowvoltagegeneratrixthecountof110kv'slineconsidered-thesynthesisof110kvgeneratrixs.2 .Theinvestigationofmotor-rateisthecruxfactorofloadmodelingrationality.Thepaperexpoundsthattheimportanceofmotorrateinloadmodeling,therogatorymethodsofload,thecourse,andhowtoimplement.Thepaperexpoundsthathowtoinvestigatemotor-rateforgettingreliablemotor-rate.3 .Thepaperintroducesthathowtogetinformationofusers,powerandEMS,andtodecidetoamendthemotor-ratebydatatransmitted.andCombinesthedatatransmittedwithmotor-ratecountsinduction-motorpowerandimpedancepowerofeverytrade'severyuser,andintroducesthataggregationtheoryisusedinon-lineComponent-Basedloadmodeling,andtheaggregationofidentictradeandtheaggregationofdifferenttradesbyusingtypicalparameters.ThemethodhasbeensuccessfullyappliedtoFujianPowerGrid,theresultsshowthefeasibityofthemethod.Keywords:PowerSystem;LoadModeling;On-lineComponentBasedLoadModelingApproachjMotorRate第一章绪论11.1 弓I言11.2 电力负荷建模的重要意义21.2.1 负荷模型对潮流计算的影响21.2.2 负荷模型对暂态稳定的影响21.2.3 负荷模型对电压稳定的影响31.3 电力负荷建模的总体原则31.3.1 可用性原则31.3.2 实用性原则31.3.3 针对性原则31.4 电力负荷建模的研究现状41.4.1 负荷模型研究概述41.4.2 负荷模型参数的获取71.5 本文所做的工作81.5.1 传统统计综合法研究中存在的问题81.5.2 本文所做的主要工作91.6 本文数据的来源9第二章负荷建模的在线统计综合方法102.1 传统统计综合方法102.1.1 传统统计综合法的基本原理102.1.2 传统统计综合法的优点和缺点122.2 在线统计综合法122.2.1 在线统计综合法122.2.2 在线统计综合法基本思路132.2.3 在线统计综合法的基本步骤142.3 本章小结16第三章负荷中感应电动机比例的调查研究及负荷特性分析173.1 概论173.2 统计调查方法183.3 电力负荷调查过程193.4 电力负荷调查的实施203.5 具体调查步骤203.6 算例研究及分析253.6.1 工业用户253.6.2 非工业用户283.6.3 电动机比例303.7 本章小结31第四章低压母线负荷模型的综合324.1 引言324.2 用户的电动机类负荷和阻抗类负荷324.3 用户功率与EMS相关信息的在线获取334.4 权重参与法344.5 低压母线负荷建模374.5.1 单一行业的聚合374.5.2 不同行业的聚合394.6 负荷建模实例及分析404.6.1 电动机比例404.6.2 低压母线电动机模型参数414.7 本章小结41第五章结论与展望425.1 本文的主要研究成果425.2 后期工作展望42附录一44参考文献47致谢50第一章绪论1.1 引言电力系统的特点是电能不能大量的储存，正常运行时电能的生产、传输、消耗要求保持动态平衡，系统的各个组成部分通过电气的联系而联结成为一个整体，系统中任何一个元件发生故障可以瞬间波及全网，从而可能对系统的安全运行带来负面影响，严重时系统可能失去稳定，由此可造成不可估计的经济损失和社会影响，因此保证系统运行的安全可靠是电力系统规划和运行的首要任务。研究电力系统受到扰动后的动态特性可以及时发现系统的薄弱环节，进而采取各种加强和控制措施，或者从中得到可以避免发生严重后果的运行经验，从而提高电力系统的安全性。由于安全运行的限制，在研究电力系统在扰动后的行为时，不能采用直接在实际系统中进行各种试验的方法，通常在模拟系统上来研究电力系统的动态特性。数字仿真技术的发展为研究系统在各种扰动下的稳定性、考察各种稳定措施的效果以及稳定控制的性能提供了一个经济、方便的手段。目前，数字仿真已成为电力系统规划、设计、运行的主要工具，数字仿真结果的准确度直接影响运行和规划中决策的正确性，是电力系统设计、规划、运行的基础。电力系统仿真计算与实际情况的吻合程度取决于所采用的模型的准确性，通过电力工作者的不懈努力，发电机组和输电网络的模型已经相对比较成熟，人们可以根据所研究问题的需要选择既满足精度要求又尽可能简单的模型，如：IEEE推荐的发电机典型模型有六种，励磁系统有四种，调速系统有两种等等；与此相反，各种电力系统计算所采用的负荷模型却仍相当简单，往往只能从基本物理概念出发采用理想化的模型，如：恒功率模型、恒电流模型、恒阻抗模型，或者三者的结合。研究标明，负荷模型的过分粗略已成了制约计算精度的关键因素之一。因负荷模型的不准确而得出的系统分析结果，可能给电力系统的规划、运行带来不可估量的损失。所以建立负荷实际的动态负荷模型具有十分重要的现实意义。与发电机建模相比，负荷建模有其特别的困难。高压母线上的综合负荷由众多动态用电设备和静态用电设备以及输配电网络和并联补偿电容等构成，这些设备分散在一定的区域内，与高压母线的电气距离各不相同，其特性和运行状态各异，而且负荷的构成和运行状态随时间气候等因素变化而变换，不同地区的负荷也有很大差异，这些因素使得建模非常困难。上世纪七十年代以来的大量研究使负荷建模取得了一定的进展川，但离问题的解决仍有一定的距离，负荷建模目前仍是电力界公认的难题。1.2 电力负荷建模的重要意义大量的研究结果表明，负荷特性对电力系统仿真结果有重要影响，这表现在不同的负荷特性对电力系统的潮流计算、暂态稳定、电压稳定等具有不同程度的影响，在临界情况下，计算结果可能发生质的变化。1.2.1负荷模型对潮流计算的影响目前电力系统的潮流计算中，负荷通常采用恒功率模型。该模型在电网运行条件良好的情况下是可行的而且满足工程精度要求，即节点电压在额定值附近波动时潮流解不存在是否收敛的问题，通常都是有解的。但对于运行条件恶劣的情况下，即节点电压远离额定值，相角偏差也较大时，则潮流计算可能会发散导致无解。当采用指数模型的累函数负荷则会改善其收敛性，原因是负荷在电压偏离额定值较远时，吸收的功率（有功和无功）会有很大的变化而非恒定2。国内普遍应用的电力系统分析综合程序PSASP计算潮流时，采用40%的恒阻抗和60%的恒功率负荷模型同样存在上述问题。1.2.2负荷模型对暂态稳定的影响电力系统在大扰动的情况下，发电机输入的机械功率和输出的电磁功率失去平衡，引起转子速度和相角的变化，机组间发生相对摆动，进而影响发电机的剩余转矩，而负荷对暂态稳定计算和功率极限的影响很大。负荷模型对暂态稳定的影响是通过负荷功率随电压、频率的变化影响作用在发电机上的电磁功率，进而影响对各发电机起加速或减速的剩余转矩。在故障初期电压下降较大而频率变化较小，故只考虑负荷的电压特性对功率的影响。在故障后期频率变化较大，所以须考虑频率特性对功率的影响，即负荷模型对暂态稳定的影响主要表现在系统第一摆稳定性上。文献