一种基于负荷曲线分解的农村负荷类型负荷建模方法

摘要

本发明提供一种基于负荷曲线分解的农村负荷类型负荷建模方法，所述方法包括以下步骤：分解农村负荷曲线，并计算农村负荷中每种负荷所占总量的比例；计算静态负荷等值参数、动态负荷等值参数和配电网系统阻抗，并结合农村负荷节点的供电区域网络拓扑数据，得到农村负荷类型负荷模型。本发明提供一种基于负荷曲线分解的农村负荷类型负荷建模方法，该方法克服了传统统计综合法的缺点，可以快速、方便、准确地为居民负荷站点建模，用本发明生成的负荷模型可提高电网仿真计算的准确度，保障电网安全、可靠、经济地运行。

说明书

技术领域

本发明涉及一种建模方法，具体讲涉及一种基于负荷曲线分解的农村负荷类型负荷建模方法。 

背景技术

电力系统数字仿真己成为电力系统规划设计、调度运行和分析研究的主要工具，电力系统各元件的数学模型以及由其构成的全系统数学模型是电力系统数字仿真的基础，模型的准确与否直接影响仿真结果和以此为基础的决策方案。仿真所采用的模型和参数是仿真准确性的重要决定因素，目前发电机、励磁系统、调速系统、变压器、输电线路的详细数学模型和建模技术已经得到了很好的发展，相对而言电力负荷模型仍较简单，往往是从基本物理概念出发而采用的实用化模型和参数。多年来，我国各大电网在电力系统分析计算时，通常按照经验选定某种常见的负荷模型（如电动机+恒阻抗模型或恒定功率+恒定阻抗模型）并定性地确定模型参数。 

电力系统负荷建模由于其复杂性、分布性、时变性以及随机性等因素，决定了其数学模型建立的困难。目前的负荷建模方法基本上可分为3类，即统计综合法、总体辨测法和故障拟合法。这三种方法各有其优缺点。用统计综合法得到的负荷模型具有物理概念清晰、易于被工程人员理解的优点，但其核心是建立在“统计资料齐全，负荷特性精确”的基础之上，这一点往往难以做到，而且不可能经常进行统计，从而无法考虑负荷随时间变化的特性。总体测辨法避免了大量的统计工作，有可能得到随时间变化的在线实时负荷特性，其最大的问题在于过份依赖扰动事故，且辨识的模型参数物理意义不明确，另一个问题是难以在系统中所有变电站都安装有关装置。故障拟合法的优点是参数确定过程与现在程序计算时选择参数的过程一致，而且在某些故障下能获得重现。但实际上它是一种试凑的方法，在某些故障下的负荷参数是否适用于其他故障难以保证，而且认为全系统负荷参数相同、不变显然不符合负荷的实质。以上三种方法中统计综合法由于其物理模型清晰、概念明确，便于定性了解负荷特性，被广泛应用。 

但传统的统计综合法存在一定的缺点，包括： 

（1）调查所得负荷容量与实际负荷功率并不一致，因为存在同时率的问题，并非所有设 备都是24小时投入使用，因此，需要进行分时段调查统计； 

（2）随着时间的推移，实际负荷功率、负荷构成以及网络结构都可能发生变化，如果对负荷进行一次调查统计建模工作后就想一劳永逸，难以达到准确度要求； 

（3）调查工作需统计成千上万个用户的负荷组成及参数，工作量巨大，而且难于获得准确的统计结果。 

综合负荷构成成分的随机时变是其负荷特性具有随机时变性的本质原因。这种时变性必然导致电力用户和变电站的日负荷曲线具有时变性。因此，用户和变电站的日负荷曲线必然含有反映负荷构成特性的丰富信息。 

根据行业负荷分类的惯例，可将负荷划分为工业负荷、商业负荷和城市居民负荷、农村负荷及其他负荷这4类。其中农村负荷类型是比较复杂的负荷类型之一，也是比较重要的负荷类型，在各负荷类型站点中占有较大比重。农村负荷曲线具有如下特点： 

含有灌溉负荷的农村负荷的基本特点如下： 

(1)农村负荷也随着季节和时间的变化而变化，春季和秋季白天含有大量的灌溉负荷，冬季含有一定的制热负荷，而夏季含有一定的制冷负荷，但是制热负荷和制冷负荷比例都不大。 

(2)春季和秋季含有较大的灌溉负荷，是农村负荷的主要特点。灌溉负荷一般出现在白天的上午和下午，3、4、5月份和9、10、11月份灌溉负荷占有的比例较大； 

(3)农村负荷一般都比较小，负荷曲线的规律性不强，特殊的负荷曲线占有的比重较高。 

(4)不同的农村负荷线路灌溉负荷占有的比例有一定的差异。 

(5)对于每一天的负荷曲线，高峰负荷一般出现在晚上，部分线路白天的灌溉负荷较多，可能出现在白天。对于晚上负荷，一般春季和秋季的负荷较低，而冬季和夏季的负荷较高。对于白天的负荷，2月份的负荷比较低，其它月份负荷都比较高。 

通过对用户和变电站日负荷曲线的特征分析，就能确定与之对应的各个典型用电行业用电设备构成比例及变电站的用电行业构成比例。由于数据采集与监控（SCADA）系统及负荷控制管理系统（简称负控系统）能够分别提供实时的变电站综合负荷的日负荷曲线和电力用户的日负荷曲线，因此，由此确定的综合负荷构成比例将具有在线、实时建模的性质，从而能够从根本上克服传统统计综合法负荷建模的固有缺陷。 

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种基于负荷曲线分解的农村负荷类型负荷 建模方法，该方法克服了传统统计综合法的缺点，可以快速、方便、准确地为居民负荷站点建模，用本发明生成的负荷模型可提高电网仿真计算的准确度，保障电网安全、可靠、经济地运行。 

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案： 

本发明提供一种基于负荷曲线分解的农村负荷类型负荷建模方法，所述方法包括以下步骤： 

步骤1：分解农村负荷曲线，并计算农村负荷中每种负荷所占总量的比例； 

步骤2：计算静态负荷等值参数、动态负荷等值参数和配电网系统阻抗，并结合农村负荷节点的供电区域网络拓扑数据，得到农村负荷类型负荷模型。 

所述步骤1包括以下步骤： 

步骤1-1：分解农村负荷曲线； 

步骤1-1-1：对所供负荷类型为农村负荷的变电站，合并该变电站10kV或6kV负荷出线的日负荷曲线； 

步骤1-1-2：计算该变电站负荷每月的有效负荷天数，如果某天负荷有零值，认为该天无效，如果某天负荷有反号现象，也认为该天无效； 

步骤1-1-3：计算该变电站负荷每月的平均日负荷曲线和平均月负荷曲线； 

步骤1-1-4：计算每月的每条日负荷曲线在白天时段，6～17点的最大值，并从2月份的平均日负荷曲线中选择白天时段的最大值，并确定满足基准负荷曲线要求的负荷曲线范围，其范围为计算出的白天时段的最大值0.8倍到1.15倍； 

步骤1-1-5：从2月份开始对所有月份的负荷曲线进行分解，如果某个月的某条日负荷曲线在白天时段的最大值满足基准负荷曲线要求的日负荷曲线平均值范围，则认为该日负荷曲线为满足基准负荷曲线要求的曲线，选择分解月份中满足基准负荷曲线要求的曲线，计算曲线的平均曲线，作为基准负荷曲线； 

步骤1-1-6：确定满足大负荷曲线要求的负荷曲线平均值下限，该下限值为白天时段的最大值的1.1倍，如果某条日负荷曲线在白天时段的最大值大于该下限值，则认为该条负荷曲线为满足大负荷曲线要求的曲线； 

步骤1-1-7：确定该月的大负荷曲线，并计算基准曲线负荷的平均值； 

步骤1-2：计算农村负荷中每种负荷所占总量的比例； 

步骤1-2-1：计算各变电站每月的月平均负荷值和指定月份指定日的平均负荷值； 

步骤1-2-2：计算指定月份、指定日、指定时刻的负荷值； 

步骤1-2-3：计算包括灌溉负荷、制冷负荷和制热负荷的分离部分负荷所占比例k_p0和基准负荷所占比例k_f。 

所述步骤1-1-3中，计算该变电站负荷每月的平均日负荷曲线，将每月的所有有效日负荷曲线相加，再除以该月份的有效天数； 

计算该变电站负荷每月的平均月负荷曲线，将每月每天日负荷曲线中24个时刻的负荷相加再除以24所得到的曲线；平均月负荷曲线中各有效天对应的值又称作日负荷曲线平均值，日负荷曲线平均值为每天24个时刻的负荷相加，再除以24所得到的平均值； 

所述步骤1-1-5中，如果该月份满足基准曲线的负荷曲线的数目小于3条，并且前面没有计算过任何一个月份的基准曲线，则先不计算该月的曲线，进行下一个月曲线的计算；如果该月满足基准曲线要求的曲线数大于等于3条，计算基准曲线，将该月份的所有满足基准曲线要求的日负荷曲线相加，再除以该月满足基准曲线要求的曲线数，计算得到的基准曲线作为该月的小负荷曲线；否则，采用上一个月的基准曲线； 

所述步骤1-1-7中，确定该月的大负荷曲线，如果该月份满足大负荷曲线要求的负荷曲线条数小于3条，则忽略这些负荷曲线，该月份不计算大负荷曲线，不进行负荷曲线分离计算；如果该月份满足大负荷曲线要求的负荷曲线条数大于等于3条，计算大负荷曲线； 

计算基准曲线负荷的平均值，对大负荷曲线、基准负荷曲线进行标幺化，将三者的平均值变为1。 

所述步骤1-2-1中，计算各变电站每月的月平均负荷值，将每月的平均月负荷曲线中各有效天对应的值相加，再除以该月份的有效天数； 

计算指定月份指定日的平均负荷值，将计算出的该月份的月平均负荷值乘以指定日的日负荷曲线平均值的标幺值； 

所述步骤1-2-2中，计算指定月份、指定日、指定时刻的负荷值； 

1）如果只有小负荷曲线，则采用小负荷曲线进行计算； 

2）如果同时存在大负荷曲线和小负荷曲线，根据该月份指定日的日负荷曲线平均值大小确定是采用大负荷曲线或小负荷曲线进行计算； 

设定值为某月份的基准负荷平均值的1.1倍，则有： 

2-1）如果该月的日负荷曲线平均值小于该定值，采用小负荷曲线进行计算； 

2-2）如果日负荷曲线平均值大于该定值，采用大负荷曲线进行计算，大负荷计算结果为计算出的该月份的基准负荷平均值乘以该月份指定日的小/大负荷曲线中指定时刻对应的值； 

还需计算指定月份、指定日、指定时刻的分离负荷值，计算大负荷曲线和基准负荷曲线 的差值，作为分离后的负荷曲线，该值等于计算出的指定月份、指定日、指定时刻的负荷值减去该月份的基准负荷平均值乘以该月份指定日的小负荷曲线中指定时刻对应的值，再除以计算出的指定月份、指定日、指定时刻的负荷值； 

所述步骤1-2-3中，计算分离部分负荷所占比例k_p0，将分离负荷值除以计算出的指定月份、指定日、指定时刻的负荷值；则基准负荷所占比例k_f为1-k_p0。 

所述步骤2中，静态负荷等值参数计算过程如下： 

将负荷功率与电压之间的关系描述为多项式方程形式的多项式静态负荷模型，有 

P＝P₀[a×（V/V₀)²+b×(V/V₀)+c]   （1） 

Q＝Q₀[α×(V/V₀)²+β×(V/V₀)+γ]   （2） 

其中，P和Q分别为静态负荷的有功功率和无功功率，V为静态负荷的实时电压，V₀为静态负荷的额定电压，P₀和Q₀分别为表示在V₀下静态负荷的额定有功功率和无功功率，a、b和c均为多项式静态负荷模型的有功功率系数，α、β和γ均为多项式静态负荷模型的无功功率系数； 

对静态负荷的等值主要是对a、b、c、P₀和α、β、γ、Q₀的等值，对多项式静态负荷模型的等值是基于静态负荷功率对静态负荷端电压的灵敏度，有 

$\frac{\partial P}{\partial V}{|}_{V=V_0}=\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}\frac{{\partial P}_i}{\partial V}{|}_{V=V_0}---\left(3\right)$

$\frac{\partial Q}{\partial V}{|}_{V=V_0}=\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}\frac{{\partial Q}_i}{\partial V}{|}_{V=V_0}---\left(4\right)$

其中，n为静态负荷个数，P_i和Q_i分别为第i个静态负荷的有功和无功功率，和分别为第i个静态负荷有功功率相对于电压的偏微分和第i个静态负荷无功功率相对于电压的偏微分； 

当V＝V₀时，有： 

$P_0=\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{P}_{0i}---\left(5\right)$

$Q_0=\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{Q}_{0i}---\left(6\right)$

其中，P_0i和Q_0i分别为第i个静态负荷的初始有功功率和无功功率； 

$a=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{P}_{0i}{a}_i}{P_0}---\left(7\right)$

$b=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{P}_{0i}{b}_i}{P_0}---\left(8\right)$

$c=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{P}_{0i}{c}_i}{P_0}---\left(9\right)$

其中，a_i、b_i和c_i均为第i个静态负荷的多项式静态负荷模型有功功率系数； 

$\alpha =\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{Q}_{0i}{\alpha }_i}{Q_0}---\left(10\right)$

$\beta =\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{Q}_{0i}{\beta }_i}{Q_0}---\left(11\right)$

$\gamma =\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{Q}_{0i}{\gamma }_i}{Q_0}---\left(12\right)$

其中，α_i、β_i和γ_i均为第i个静态负荷的多项式静态负荷模型无功功率系数。 

所述步骤2中具体包括以下步骤： 

步骤A：计算所有电动机的总吸收有功功率P_Σ与无功功率Q_Σ、总电磁功率P_Σem、总转子绕组铜耗P_Σcu2和总最大电磁功率P_{Σem_max}，具体有： 

$P_{\Sigma }=\underset{j=1}{\overset{m}{\Sigma }}{P}_j$

$Q_{\Sigma }=\underset{j=1}{\overset{m}{\Sigma }}{Q}_i$

$P_{\mathrm{\Sigma em}}=\underset{j=1}{\overset{m}{\Sigma }}{P}_{\mathrm{emj}}---\left(13\right)$

$P_{\mathrm{\Sigma cu}2}=\underset{j=1}{\overset{m}{\Sigma }}{P}_{\mathrm{cu}2j}$

$P_{\mathrm{\Sigma em}\_\max }=\underset{j=1}{\overset{m}{\Sigma }}$

其中P_j、Q_j、P_emj、P_cu2j和P_{em_maxj}分别表示第j台等值电动机的有功功率、无功功率、电磁功率、转子绕组铜耗和最大电磁功率；m为等值电动机台数； 

步骤B：计算等值电动机的定子绕组铜耗P_Σcu1及等值电动机的滑差S，分别表示为： 

P_Σcu1=P_Σ-P_Σem        （14） 

S=P_Σcu2P_Σem         （15） 

初始化等值电动机的最大电磁功率P_{emt_max}，使P_{emt_max}＝P_{Σem_max}； 

步骤C：计算等值电动机的定子绕组电阻R_s； 

先计算等值电动机的定子绕组相电流有 

${\stackrel{·}{I}}_{\Sigma }=-{\left(\frac{P_{\Sigma }+{\mathrm{jQ}}_{\Sigma }}{\sqrt{3}{\stackrel{·}{U}}_1}\right)}^{*}---\left(16\right)$

其中，为电动机的机端电压； 

则等值电动机的定子绕组电阻R_s表示为： 

$R_s=\frac{P_{\mathrm{\Sigma cu}1}}{{{3I}_{\Sigma }}^2}---\left(17\right)$

步骤D：计算等值机模型的等值阻抗Z_deq： 

$Z_{\mathrm{deq}}=\frac{{U_1}^2}{P_{\Sigma }-{\mathrm{jQ}}_{\Sigma }}---\left(18\right)$

且有 

R_deq=real(Z_deq)（19） 

X_deq=imag(Z_deq) 

其中，R_deq和X_deq为相应的等值电阻和等值电抗； 

步骤E：计算等值电动机的定子绕组漏抗X_s和转子绕组漏抗X_r，有 

$X_s=X_r=\frac{X}{2}=-\frac{1}{2}\sqrt{{(\frac{{U_1}^2}{{2P}_{\mathrm{emt}\_\max }}-R_s)}^2{R_s}^2}---\left(21\right)$

步骤F：经过迭代对等值电动机的定子绕组漏抗X_s和转子绕组漏抗X_r进行修正； 

步骤G：计算等值电动机的转子绕组电阻和等值激磁电抗； 

根据计算得到的R_s、X_s、X_r和Z_deq，设K_r=R_deq-R_s，K_x=X_deq-X_s，则等值电动机的转子绕组电阻R_r和等值激磁电抗X_m分别表示为： 

$R_r=\frac{(K_r+{K_x}^2/K_r-\sqrt{{(K_r+{K_x}^2/K_r)}^2-4{X_s}^2})S}{2}$

$X_m=\frac{K_r{X}_s+K_x\frac{R_r}{S}}{\frac{R_r}{S}-K_r}---\left(23\right)$

步骤H：采用迭代法计算等值电动机的最大电磁功率，并对其进行修正； 

1）计算第k次迭代中的等值电动机的最大电磁功率P_{emt_maxk}，表示为 

$P_{\mathrm{emt}-\max k}=\frac{{U_1}^2}{1(R_s+\sqrt{{R_s}^2+X^2})}---\left(24\right)$

基于戴维南定理，等值电动机的戴维南等值阻抗Z_dp表示为 

$Z_{\mathrm{dp}}={\mathrm{jX}}_r+\frac{{\mathrm{jX}}_m(R_s+{\mathrm{jX}}_s)}{R_s+j(X_s+X_m)}---\left(25\right)$

且有，R_dp=real(Z_dp)和X_dp=imag(Z_dp)，R_dp和X_dp分别为戴维南等值电阻和等值电抗； 

等值电动机产生最大电磁功率的条件为： 

$R_{\mathrm{pm}}=\frac{R_r}{S_m}=\sqrt{{R_{\mathrm{dp}}}^2+{X_{\mathrm{dp}}}^2}---\left(26\right)$

其中，R_pm为对应产生最大电磁功率的戴维南等值阻抗幅值，S_m为临界滑差； 

戴维南等值开路电压为 

${\stackrel{·}{V}}_0=\frac{{\stackrel{·}{U}}_1}{\sqrt{3}}\times \frac{{\mathrm{jX}}_m}{R_s+j(X_s+X_m)}---\left(27\right)$

则，第k次迭代中的戴维南等值电动机的最大电磁功率可表示为 

$P_{\mathrm{em}\_\max k}=\frac{{{3U}_0}^2{R}_{\mathrm{pm}}}{{(R_{\mathrm{dp}}+R_{\mathrm{pm}})}^2+{X_{\mathrm{dp}}}^2}---\left(28\right)$

2）修正等值电动机的最大电磁功率； 

计算第k次迭代中等值电动机最大电磁功率的修正系数τ_maxk，其表示为： 

${\tau }_{\max k}=\frac{P_{\mathrm{emt}\_\max k}}{P_{\mathrm{em}\_\max k}}---\left(29\right)$

则修正后的等值电动机最大电磁功率P_{emt_max}表示为： 

P_{emt_max}＝τ_maxk×P_{Σem_max}         （30）以P_{emt_max}与P_{emt_maxk}的绝对误差为等值电动机最大电磁功率的迭代误差有 

${\mathrm{Err}}_{P_{\mathrm{em}\_\max }}=|P_{\mathrm{emt}\_\max }-P_{\mathrm{emt}\_\max k}|---\left(31\right)$

以为迭代收敛标准，若则重新计算X_s、R_r、X_r和X_m； 

步骤I：计算等值惯性时间常数； 

等值惯性时间常数H表示为： 

$H=\frac{\underset{j=1}{\overset{m}{\Sigma }}{P}_{\mathrm{nj}}{H}_j}{\underset{j=1}{\overset{m}{\Sigma }}{P}_{\mathrm{nj}}}---\left(32\right)$

其中P_nj和H_j为第j台等值电动机的额定功率和惯性时间常数。 

所述步骤2中，配电网系统阻抗表示为： 

$Z_{\mathrm{eq}}=\left[\underset{f=1}{\overset{M}{\Sigma }}{u}_f^2{(1/Z_f)}^{*}\right]/{\left(\underset{l=1}{\overset{N}{\Sigma }}{I}_l\right)}^2---\left(33\right)$

其中，Z_eq为配电网系统阻抗；u_f表示母线电压，Z_f表示变压器和配电线路阻抗；I_l表示负荷电流，其中，M和N分别为配电网系统中的节点总数和支路总条数。 

所述步骤2中的供电区域网络拓扑数据包括配电线路数据、变压器数据和无功补偿数据。 

与现有技术相比，本发明的有益效果在于： 

1.本方法基于电力系统营销部门负荷控制管理系统采集的电力用户的日负荷曲线及数据采集与监控（SCADA）系统提供的实时变电站综合负荷的日负荷曲线，通过负荷曲线分解获得任意时刻农村负荷变电站所供的各用电设备类型及比例，并利用调度部门提供的负荷节点的供电区域网络拓扑数据，采用统计综合法，实现农村负荷站点的在线负荷建模，以达到准确地为农村负荷站点建模的目的，提高电网仿真计算的准确度，保障电网安全、可靠、经济地运行。 

2.本方法基于实际电网的日负荷曲线数据，开展了在线负荷建模，改变了传统统计综合法依靠离线人工调查的模式，可快捷、方便、准确地进行负荷建模，大大节省了人力、物力，且避免了由于调查结果不准确导致的负荷建模不准确问题，本方法是对传统建模方式的进一步提升，为负荷建模工作提供了重要的指导的作用。 

3.本方法通过多样化的在线数据资源（如营销负荷控制管理系统采集的电力用户的日负荷曲线及数据采集与监控（SCADA）系统提供的实时变电站综合负荷的日负荷曲线及调度网络拓扑信息）实现统计综合法的在线化，对负荷节点可以进行实时SLM建模，模型物理意义明确，适应性强，克服了传统所有负荷建模方法难以适应负荷时变性的问题。 

附图说明

图1是漯河变35kV农村负荷1月份的负荷曲线图； 

图2是漯河变35kV农村负荷5月份的负荷曲线图； 

图3是漯河变35kV农村负荷7月份的负荷曲线图； 

图4是漯河变35kV农村负荷11月份的负荷曲线图； 

图5是漯河变35kV农村负荷1月份分解后的负荷曲线图； 

图6是漯河变35kV农村负荷5月份分解后的负荷曲线图； 

图7是漯河变35kV农村负荷7月份分解后的负荷曲线图； 

图8是为漯河变35kV农村负荷11月份分解后的负荷曲线图； 

图9是基于负荷曲线分解的农村负荷类型负荷建模方法流程图； 

图10是220kV负荷母线电压曲线的对比图； 

图11是220kV负荷母线负荷有功功率曲线的对比图； 

图12是220kV负荷母线负荷无功功率曲线的对比图。 

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。 

本发明提供一种基于负荷曲线分解的农村负荷类型负荷建模方法，所述方法包括以下步骤： 

步骤1：分解农村负荷曲线，并计算农村负荷中每种负荷所占总量的比例； 

步骤2：计算静态负荷等值参数、动态负荷等值参数和配电网系统阻抗，并结合农村负荷节点的供电区域网络拓扑数据，得到农村负荷类型负荷模型。 

针对农村负荷的负荷曲线基本特点，采用的基本处理方法如下： 

(1)由于农村负荷一般都比较小，并且规律性较差，因此对于同一变电站的农村负荷，进行合并。 

如果不进行合并，由于农村负荷的规律性较差，很难得到理想的分解结果。图1-图4中的负荷曲线就是漯河变所有35kV农村负荷线路合并后的负荷曲线，合并后总的负荷较大，负荷的变化规律也较强。 

(2)含有灌溉负荷的农村负荷曲线分解为基本负荷、制冷负荷、制热负荷和灌溉负荷。 

制冷负荷主要出现在夏季的6、7、8月份，制热负荷主要出现在冬季的12、1、2月份，灌溉负荷主要出现在春季的3、4、5月份和秋季的9、10、11月份。因此在分解时，分离出来的负荷，6、7、8月份的认为是制冷负荷，12、1、2月份的认为是制热负荷，3、4、5、9、10、11月份的认为是灌溉负荷。但是季节交替的部分月份分离出来的负荷可能同时存在两种负荷，由于无法再继续进行分解，因此近似认为只存在一种负荷，例如8月份分离出来的负荷可能同时存在制冷负荷和灌溉负荷，近似认为8月份分离的负荷都是制冷负荷。 

(3)分离曲线的基本方法：根据白天时段最大值对曲线进行分解，将每个月的负荷曲线分为两条负荷曲线，一条为基准负荷曲线，另一条为大负荷曲线，两曲线的差值作为分离的负荷曲线。 

对于每个月的负荷曲线，根据负荷的大小将其分为两组曲线，计算这两组曲线的平均曲线，作为典型的负荷曲线，用于近似模拟每个月中不同负荷水平时的负荷曲线。其中的一条 曲线为基本负荷曲线，该曲线代表了基本负荷的变化过程，应根据所有月份中平均负荷较小的曲线计算得出。农村居民负荷含有灌溉负荷，分离基本负荷曲线的基本方法是采用白天时段最大值进行分解，选择白天时段最大值较小的曲线作为基准负荷曲线。 

分解主要考虑两个时段，一个是白天时段（6-17点），另一个为晚上时段，基准负荷曲线应该满足白天负荷较小，晚上负荷也较小。但是从农村负荷曲线的基本特点可知，①通常春季和秋季晚上的负荷较小，而夏季和冬季晚上的负荷较大，但是两者相差的并不很大；②白天负荷在不同季节变化较大，特别是春秋季节；③白天负荷较小的负荷曲线，晚上负荷并不一定比较小。如果选择白天负荷和晚上负荷都比较小的曲线作为基准负荷曲线，则满足基准曲线的曲线数较少，仅采用白天时段最大值能够比较准确分解基础负荷曲线，因此仅采用白天负荷最大值进行分解。 

确定基准负荷曲线白天时段最大值满足的范围采用两种方法： 

计算所有日负荷曲线白天时段的最大值，从中选择一定范围内的值，计算它们的平均值； 

由于2月份白天时段负荷最低，并且分散性较小，因此计算2月份所有日负荷曲线白天时段的最大值，然后计算其平均值。 

在上述平均值的基础上，选择基准负荷曲线白天时段最大负荷满足的范围，对于每个月的负荷，白天时段最大负荷只要在此范围之内，认为是基础负荷曲线；大于此范围的最大值，认为是大负荷曲线。计算基础负荷曲线的平均负荷曲线作为小负荷典型负荷曲线，计算大负荷曲线的平均曲线作为大负荷曲线的典型曲线，两者的差值作为制冷、制热或灌溉负荷。 

上述的两种方法中，第一种方法需要确定计算基准曲线平均值的范围，该范围比较难于确定；第二种方法相对比较容易，并且具有一定的适应性。 

分解农村负荷曲线过程具体如下： 

步骤1-1-1：对所供负荷类型为农村负荷的变电站，合并该变电站10kV或6kV负荷出线的日负荷曲线； 

步骤1-1-2：计算该变电站负荷每月的有效负荷天数，如果某天负荷有零值，认为该天无效，如果某天负荷有反号现象，也认为该天无效； 

步骤1-1-3：计算该变电站负荷每月的平均日负荷曲线和平均月负荷曲线； 

计算该变电站负荷每月的平均日负荷曲线，即将每月的所有有效日负荷曲线相加，再除以该月份的有效天数； 

计算该变电站负荷每月的平均月负荷曲线，即将每月每天日负荷曲线中24个时刻的负荷 相加再除以24所得到的曲线；平均月负荷曲线中各有效天对应的值又称作日负荷曲线平均值，日负荷曲线平均值即为每天24个时刻的负荷相加，再除以24所得到的平均值； 

步骤1-1-4：计算每月的每条日负荷曲线在白天时段，即6～17点的最大值，并从2月份的平均日负荷曲线中选择白天时段的最大值，并确定满足基准负荷曲线要求的负荷曲线范围，其范围为计算出的白天时段的最大值0.8倍到1.15倍； 

步骤1-1-5：从2月份开始对所有月份的负荷曲线进行分解，如果某个月的某条日负荷曲线在白天时段的最大值满足基准负荷曲线要求的日负荷曲线平均值范围，则认为该日负荷曲线为满足基准负荷曲线要求的曲线，选择分解月份中满足基准负荷曲线要求的曲线，计算曲线的平均曲线，作为基准负荷曲线； 

如果该月份满足基准曲线的负荷曲线的数目小于3条，并且前面没有计算过任何一个月份的基准曲线，则先不计算该月的曲线，进行下一个月曲线的计算；如果该月满足基准曲线要求的曲线数大于等于3条，计算基准曲线，即将该月份的所有满足基准曲线要求的日负荷曲线相加，再除以该月满足基准曲线要求的曲线数，计算得到的基准曲线作为该月的小负荷曲线；否则，采用上一个月的基准曲线； 

步骤1-1-6：确定满足大负荷曲线要求的负荷曲线平均值下限，该下限值为白天时段的最大值的1.1倍，如果某条日负荷曲线在白天时段的最大值大于该下限值，则认为该条负荷曲线为满足大负荷曲线要求的曲线； 

步骤1-1-7：确定该月的大负荷曲线，并计算基准曲线负荷的平均值； 

确定该月的大负荷曲线，如果该月份满足大负荷曲线要求的负荷曲线条数小于3条，则忽略这些负荷曲线，该月份不计算大负荷曲线，不进行负荷曲线分离计算；如果该月份满足大负荷曲线要求的负荷曲线条数大于等于3条，计算大负荷曲线； 

计算基准曲线负荷的平均值，对大负荷曲线、基准负荷曲线进行标幺化，即将三者的平均值变为1。 

附图5-8为漯河变35kV农村负荷1、5、7、11月份分解后的负荷曲线。 

如附图1-4和附图5-8所示，1月份负荷较大，并且分散性较小，没有满足基准负荷曲线要求的负荷曲线，采用12月份的基础负荷曲线，形成了一条大负荷曲线，分离出来的负荷为制冷负荷。5月份和11月份灌溉负荷占有的比例较多，灌溉负荷主要出现在上午和下午。7月份分离出来的负荷为制冷负荷。 

计算农村负荷中每种负荷所占总量的比例过程如下： 

步骤1-2-1：计算各变电站每月的月平均负荷值和指定月份指定日的平均负荷值； 

计算各变电站每月的月平均负荷值，即将每月的平均月负荷曲线中各有效天对应的值相加，再除以该月份的有效天数； 

计算指定月份指定日的平均负荷值，即将计算出的该月份的月平均负荷值乘以指定日的日负荷曲线平均值的标幺值； 

步骤1-2-2：计算指定月份、指定日、指定时刻的负荷值； 

1）如果只有小负荷曲线，则采用小负荷曲线进行计算； 

2）如果同时存在大负荷曲线和小负荷曲线，根据该月份指定日的日负荷曲线平均值大小确定是采用大负荷曲线或小负荷曲线进行计算； 

设定值为某月份的基准负荷平均值的1.1倍，则有： 

2-1）如果该月的日负荷曲线平均值小于该定值，采用小负荷曲线进行计算； 

2-2）如果日负荷曲线平均值大于该定值，采用大负荷曲线进行计算，大负荷计算结果为计算出的该月份的基准负荷平均值乘以该月份指定日的小/大负荷曲线中指定时刻对应的值； 

还需计算指定月份、指定日、指定时刻的分离负荷值，计算大负荷曲线和基准负荷曲线的差值，作为分离后的负荷曲线，该值等于计算出的指定月份、指定日、指定时刻的负荷值减去该月份的基准负荷平均值乘以该月份指定日的小负荷曲线中指定时刻对应的值，再除以计算出的指定月份、指定日、指定时刻的负荷值； 

步骤1-2-3：计算包括灌溉负荷、制冷负荷和制热负荷的分离部分负荷所占比例k_p0和基准负荷所占比例k_f。 

计算分离部分负荷所占比例k_p0，即将分离负荷值除以计算出的指定月份、指定日、指定时刻的负荷值；则基准负荷所占比例k_f为1-k_p0。 

所述步骤2中，静态负荷等值参数计算过程如下： 

将负荷功率与电压之间的关系描述为多项式方程形式的多项式静态负荷模型，有 

P＝P₀[a×(V/V₀)²+b×(V/V₀)+c]   （1） 

Q＝Q₀[α×(V/V₀)²+β×(V/V₀)+γ]   （2） 

其中，P和Q分别为静态负荷的有功功率和无功功率，V为静态负荷的实时电压，V₀为静态负荷的额定电压，P₀和Q₀分别为表示在V₀下静态负荷的额定有功功率和无功功率，a、 b和c均为多项式静态负荷模型的有功功率系数，α、β和γ均为多项式静态负荷模型的无功功率系数； 

对静态负荷的等值主要是对a、b、c、P₀和α、β、γ、Q₀的等值，对多项式静态负荷模型的等值是基于静态负荷功率对静态负荷端电压的灵敏度，即 

$\frac{\partial P}{\partial V}{|}_{V=V_0}=\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}\frac{{\partial P}_i}{\partial V}{|}_{V=V_0}---\left(3\right)$

$\frac{\partial Q}{\partial V}{|}_{V=V_0}=\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}\frac{{\partial Q}_i}{\partial V}{|}_{V=V_0}---\left(4\right)$

其中，n为静态负荷个数，P_i和Q_i分别为第i个静态负荷的有功和无功功率，和分别为第i个静态负荷有功功率相对于电压的偏微分和第i个静态负荷无功功率相对于电压的偏微分； 

当V＝V₀时，有： 

$P_0=\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{P}_{0i}---\left(5\right)$

$Q_0=\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{Q}_{0i}---\left(6\right)$

其中，P_0i和Q_0i分别为第i个静态负荷的初始有功功率和无功功率； 

$a=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{P}_{0i}{a}_i}{P_0}---\left(7\right)$

$b=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{P}_{0i}{b}_i}{P_0}---\left(8\right)$

$c=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{P}_{0i}{c}_i}{P_0}---\left(9\right)$

其中，a_i、b_i和c_i均为第i个静态负荷的多项式静态负荷模型有功功率系数； 

$\alpha =\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{Q}_{0i}{\alpha }_i}{Q_0}---\left(10\right)$

$\beta =\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{Q}_{0i}{\beta }_i}{Q_0}---\left(11\right)$

$\gamma =\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{Q}_{0i}{\gamma }_i}{Q_0}---\left(12\right)$

其中，α_i、β_i和γ_i均为第i个静态负荷的多项式静态负荷模型无功功率系数。 

所述步骤2中具体包括以下步骤： 

步骤A：计算所有电动机的总吸收有功功率P_Σ与无功功率Q_Σ、总电磁功率P_Σem、总转子绕组铜耗P_Σcu2和总最大电磁功率P_{Σem_max}，具体有： 

$P_{\Sigma }=\underset{j=1}{\overset{m}{\Sigma }}{P}_j$

$Q_{\Sigma }=\underset{j=1}{\overset{m}{\Sigma }}{Q}_i$$P_{\mathrm{\Sigma em}}=\underset{j=1}{\overset{m}{\Sigma }}{P}_{\mathrm{emj}}---\left(13\right)$

$P_{\mathrm{\Sigma cu}2}=\underset{j=1}{\overset{m}{\Sigma }}{P}_{\mathrm{cu}2j}$

$P_{\mathrm{\Sigma em}\_\max }=\underset{j=1}{\overset{m}{\Sigma }}{P}_{\mathrm{em}\_\max j}$

其中P_j、Q_j、P_emj、P_cu2j和P_{em_maxj}分别表示第j台等值电动机的有功功率、无功功率、电磁功率、转子绕组铜耗和最大电磁功率；m为等值电动机台数； 

步骤B：计算等值电动机的定子绕组铜耗P_Σcu1及等值电动机的滑差S，分别表示为： 

P_Σcu1=P_Σ-P_Σem             （14） 

S=P_Σcu2P_Σem      （15） 

初始化等值电动机的最大电磁功率P_{emt_max}，使P_{emt_max}＝P_{Σem_max}； 

步骤C：计算等值电动机的定子绕组电阻R_s； 

先计算等值电动机的定子绕组相电流有 

${\stackrel{·}{I}}_{\Sigma }=-{\left(\frac{P_{\Sigma }+{\mathrm{jQ}}_{\Sigma }}{\sqrt{3}{\stackrel{·}{U}}_1}\right)}^{*}---\left(16\right)$

其中，为电动机的机端电压； 

则等值电动机的定子绕组电阻R_s表示为： 

$R_s=\frac{P_{\mathrm{\Sigma cu}1}}{{{3I}_{\Sigma }}^2}---\left(17\right)$

步骤D：计算等值机模型的等值阻抗Z_deq： 

$Z_{\mathrm{deq}}=\frac{{U_1}^2}{P_{\Sigma }-{\mathrm{jQ}}_{\Sigma }}---\left(18\right)$

且有 

R_deq=real(Z_deq)        （19） 

X_deq=imag(Z_deq)        （20） 

其中，R_deq和X_deq为相应的等值电阻和等值电抗； 

步骤E：计算等值电动机的定子绕组漏抗X_s和转子绕组漏抗X_r，有 

$X_s=X_r=\frac{X}{2}=-\frac{1}{2}\sqrt{{(\frac{{U_1}^2}{{2P}_{\mathrm{emt}\_\max }}-R_s)}^2{R_s}^2}---\left(21\right)$

步骤F：经过迭代对等值电动机的定子绕组漏抗X_s和转子绕组漏抗X_r进行修正； 

步骤G：计算等值电动机的转子绕组电阻和等值激磁电抗； 

根据计算得到的R_s、X_s、X_r和Z_deq，设K_r=R_deq-R_s，K_x=X_deq-X_s，则等值电动机的转子绕组电阻R_r和等值激磁电抗X_m分别表示为： 

$R_r=\frac{(K_r+{K_x}^2/K_r-\sqrt{{(K_r+{K_x}^2/K_r)}^2-4{X_s}^2})S}{2}$

$X_m=\frac{K_r{X}_s+K_x\frac{R_r}{S}}{\frac{R_r}{S}-K_r}---\left(23\right)$

步骤H：采用迭代法计算等值电动机的最大电磁功率，并对其进行修正； 

1）计算第k次迭代中的等值电动机的最大电磁功率P_{emt_maxk}，表示为 

$P_{\mathrm{emt}-\max k}=\frac{{U_1}^2}{1(R_s+\sqrt{{R_s}^2+X^2})}---\left(24\right)$

基于戴维南定理，等值电动机的戴维南等值阻抗Z_dp表示为 

$Z_{\mathrm{dp}}={\mathrm{jX}}_r+\frac{{\mathrm{jX}}_m(R_s+{\mathrm{jX}}_s)}{R_s+j(X_s+X_m)}---\left(25\right)$

且有，R_dp=real(Z_dp)和X_dp=imag(Z_dp)，R_dp和X_dp分别为戴维南等值电阻和等值电抗； 

等值电动机产生最大电磁功率的条件为： 

$R_{\mathrm{pm}}=\frac{R_r}{S_m}=\sqrt{{R_{\mathrm{dp}}}^2+{X_{\mathrm{dp}}}^2}---\left(26\right)$

其中，R_pm为对应产生最大电磁功率的戴维南等值阻抗幅值，S_m为临界滑差； 

戴维南等值开路电压为 

${\stackrel{·}{V}}_0=\frac{{\stackrel{·}{U}}_1}{\sqrt{3}}\times \frac{{\mathrm{jX}}_m}{R_s+j(X_s+X_m)}---\left(27\right)$

则，第k次迭代中的戴维南等值电动机的最大电磁功率可表示为 

$P_{\mathrm{em}\_\max k}=\frac{{{3U}_0}^2{R}_{\mathrm{pm}}}{{(R_{\mathrm{dp}}+R_{\mathrm{pm}})}^2+{X_{\mathrm{dp}}}^2}---\left(28\right)$

2）修正等值电动机的最大电磁功率； 

计算第k次迭代中等值电动机最大电磁功率的修正系数τ_maxk，其表示为： 

${\tau }_{\max k}=\frac{P_{\mathrm{emt}\_\max k}}{P_{\mathrm{em}\_\max k}}---\left(29\right)$

则修正后的等值电动机最大电磁功率P_{emt_max}表示为： 

P_{emt_max}＝τ_maxk×P_{Σem_max}       （30） 

以P_{emt_max}与_{Pemt_maxk}的绝对误差为等值电动机最大电磁功率的迭代误差有 

${\mathrm{Err}}_{P_{\mathrm{em}\_\max }}=|P_{\mathrm{emt}\_\max }-P_{\mathrm{emt}\_\max k}|---\left(31\right)$

以为迭代收敛标准，若则重新计算X_s、R_r、X_r和X_m； 

步骤I：计算等值惯性时间常数； 

等值惯性时间常数H表示为： 

$H=\frac{\underset{j=1}{\overset{m}{\Sigma }}{P}_{\mathrm{nj}}{H}_j}{\underset{j=1}{\overset{m}{\Sigma }}{P}_{\mathrm{nj}}}---\left(32\right)$

其中P_nj和H_j为第j台等值电动机的额定功率和惯性时间常数。 

所述步骤2中，配电网系统阻抗表示为： 

$Z_{\mathrm{eq}}=\left[\underset{f=1}{\overset{M}{\Sigma }}{u}_f^2{(1/Z_f)}^{*}\right]/{\left(\underset{l=1}{\overset{N}{\Sigma }}{I}_l\right)}^2---\left(33\right)$

其中，Z_eq为配电网系统阻抗；u_f表示母线电压，Z_f表示变压器和配电线路阻抗；I_l表示负荷电流，其中，M和N分别为配电网系统中的节点总数和支路总条数。 

所述步骤2中的供电区域网络拓扑数据包括配电线路数据、变压器数据和无功补偿数据。 

附图10-12为采用本发明得出的SLM等值模型参数的仿真曲线与实测曲线的对比图 

附图10为220kV负荷母线电压曲线的对比图；其中实线为实测曲线，虚线为采用本发明得出的等值SLM模型参数时的仿真结果； 

附图11为220kV负荷母线负荷有功功率曲线的对比图；其中实线为实测曲线，虚线为采用本发明得出的等值SLM模型参数时的仿真结果； 

附图12为220kV负荷母线负荷无功功率曲线的对比图；其中实线为实测曲线，虚线为采用本发明得出的等值SLM模型参数时的仿真结果。 

本发明的技术方案在河南省电力公司的河南电网稳定模型分析研究中得到应用。 

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。