一种基于统计综合法和故障拟合法的负荷模型构建方法

摘要

本发明提供一种基于统计综合法和故障拟合法的负荷模型构建方法，包括以下步骤：构建考虑负荷低电压多级释放特性的负荷模型；划分低电压脱扣开关的动作级别；确定每级低电压释放动作电压和平均延迟时间常数；确定每级低电压释放负荷比例系数。本发明提供的基于统计综合法和故障拟合法的负荷模型构建方法实现较准确地模拟负荷的低电压多级释放特性，提高电力系统仿真计算的可信度。

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统仿真技术，具体涉及一种基于统计综合法和故障拟合法的负荷模型构建方法。

背景技术

目前，国内外尚不存在有严格理论依据的电力系统负荷建模方法，在实际生产运行中，工作人员仅能采用纯静态负荷模型或静态负荷与电动机负荷相结合的模型，难以准确模拟负荷的动态过程，致使电力系统仿真、稳定分析与判别的精度不足，美国WECC于2012年新采用的负荷模型过于复杂，影响计算效率及实用性。此外，基于辨识理论的参数辨识负荷建模方法和基于调查统计的加权等值负荷建模法也是研究较多的方法，但参数辨识法的问题在于模型参数物理意义不明确，且生成的负荷模型原则上只能对应于被辨识的实测样本，将之应用于暂态稳定计算是电网仿真计算的主要内容之一，通过暂态稳定计算可以了解线路的极限传输功率和故障的极限切除时间，并以此来指导电网的运行与规划，而作为仿真主要的模型之一，负荷模型对仿真结果影响重大。考虑负荷低电压多级释放特性的特征参数中低电压释放的动作电压和平均延迟时间常数是由低压脱扣开关定值确定的，可以通过采用单个设备类型中静态负荷有功功率相对于节点总静态负荷有功功率的标么值为加权因子对负荷模型的静态负荷低电压释放动作电压、低电压释放平均延迟时间常数进行聚合计算得到，而负荷低电压多级释放比例由于发生扰动事故后各负荷站的实测数据难以收集齐全，难以通过统计获得。

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统计综合法和故障拟合法的负荷模型构建方法，实现较准确地模拟负荷的低电压多级释放特性，提高电力系统仿真计算的可信度。

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统计综合法和故障拟合法的负荷模型构建方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1：构建考虑负荷低电压多级释放特性的负荷模型；

步骤2：划分低电压脱扣开关的动作级别；

步骤3：确定每级低电压释放动作电压和平均延迟时间常数；

步骤4：确定每级低电压释放负荷比例系数。

所述步骤1中，在SLM负荷模型的基础上，引入用于表征负荷低电压多级释放特性的负荷低电压多级释放特征参数，基于负荷低电压脱扣反时限特性构建考虑负荷低电压多级释放特性的负荷模型。

所述步骤2中，根据低电压脱扣开关的动作电压U_c将低电压脱扣开关的动作级别划分为以下三类：

1)当U_c＜0.6U_n时，低电压脱扣开关的动作级别为第一级；

2)当0.6U_n≤U_c＜0.75U_n时，低电压脱扣开关的动作级别为第二级；

3)当0.75U_n≤U_c时，低电压脱扣开关的动作级别为第三级；

其中，U_n表示低电压脱扣开关的额定电压。

所述步骤3中，基于统计综合法确定每级低电压释放动作电压和平均延迟时间常数。

所述步骤3包括：

设n为220kV负荷站点中包含的10kV/6kV馈线出线数，P_i0为第i条10kV/6kV馈线的负荷初始有功功率，i＝1,2,…,n；采用单条10kV/6kV馈线的负荷初始有功功率P_i0相对于220kV负荷站点中总负荷有功功率的标么值为加权因子对每级低电压释放动作电压U_cj以及每级低电压释放平均延迟时间常数T_cj进行综合，有：

$>U_{cj}=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}(P_{i0}\times U_{cij})}{\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{P}_{i0}}---\left(1\right)$>

$>T_{cj}=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}(P_{i0}\times T_{cij})}{\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{P}_{i0}}---\left(2\right)$>

其中，U_cij和T_cij分别表示第i条10kV/6kV馈线上低电压脱扣开关的第j级低电压释放动作电压和低电压释放延迟时间常数，j＝1,2,3。

所述步骤4中，根据故障拟合法确定每级低电压释放负荷比例系数。

设电力系统共发生3次事故，k_c1表示第1级低电压释放负荷比例系数，k_c2表示第2级低电压释放负荷比例系数，k_c3表示第3级低电压释放负荷比例系数，所述步骤4包括：

步骤4-1：设定其中，P_loss1表示电力系统发生第1次事故时损失的负荷量，P_s1表示电力系统发生第1次事故前的总有功负荷；

步骤4-2：确定电力系统发生第1次事故时的运行方式和相应的事故模拟方式；

步骤4-3：进行电力系统发生第1次事故后的仿真计算；

步骤4-4：对比仿真计算得到的低电压释放负荷功率与实际测量得到的第1次事故后低电压释放负荷总数是否一致，如果不一致，则调整k_c1、k_c2、k_c3，并返回步骤4-3，如果一致则执行步骤4-5；

步骤4-5：确定电力系统发生第2次事故时的运行方式和相应的事故模拟方式；

步骤4-6：进行电力系统发生第2次事故后的仿真计算；

步骤4-7：对比仿真计算得到的低电压释放负荷功率与实际测量得到的第2次事故后低电压释放负荷总数是否一致，如果不一致，则调整k_c1、k_c2、k_c3，并返回步骤4-3，如果一致则执行步骤4-8；

步骤4-9：确定电力系统发生第3次事故时的运行方式和相应的事故模拟方式；

步骤4-10：进行电力系统发生第3次事故后的仿真计算；

步骤4-11：对比仿真计算得到的低电压释放负荷功率与实际测量得到的第3次事故后低电压释放负荷总数是否一致，如果不一致，则调整k_c1、k_c2、k_c3，并返回步骤4-3，如果一致则输出k_c1、k_c2、k_c3。

与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有以下有益效果：

1)针对有些电网用户侧负荷低电压释放数据难以收集齐全，本发明首先构建考虑负荷低电压多级释放特性的负荷模型，然后给欠电压脱扣开关划分动作级别，最后基于统计综合法确定负荷低电压多级释放模型中每级低电压释放的动作电压和平均延迟时间常数，并基于故障拟合法确定负荷低电压多级释放模型中每级低电压释放的比例系数；

2)基于扰动事故后电网损失的实际负荷量所占百分比，通过事故方式仿真计算低电压多级释放负荷比例系数，并通过不同扰动事故迭代修正三个系数，使得仿真计算负荷损失量与实际之间的误差最小，提高了电力系统仿真计算的可信度。

附图说明

图1是本发明实施例中基于统计综合法和故障拟合法的负荷模型构建方法流程图；

图2是本发明实施例中考虑负荷低电压多级释放特性的负荷模型结构图。

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统计综合法和故障拟合法的负荷模型构建方法，如图1，所述方法包括以下步骤：

步骤1：构建考虑负荷低电压多级释放特性的负荷模型；

步骤2：划分低电压脱扣开关的动作级别；

步骤3：确定每级低电压释放动作电压和平均延迟时间常数；

步骤4：确定每级低电压释放负荷比例系数。

所述步骤1中，如图2，在SLM负荷模型(即考虑配电网络的综合负荷模型，synthesisloadmodel)的基础上，引入用于表征负荷低电压多级释放特性的负荷低电压多级释放特征参数，基于负荷低电压脱扣反时限特性构建考虑负荷低电压多级释放特性的负荷模型。其中，U_c1为第1级负荷低压释放动作电压、T_c1为第1级负荷低电压释放平均延迟时间常数、K_c1为第1级负荷低电压释放负荷比例系数；U_c2为第2级负荷低压释放动作电压、T_c2为第2级负荷低电压释放平均延迟时间常数、K_c2为第2级负荷低电压释放负荷比例系数；U_c3为第3级负荷低压释放动作电压、T_c3为第3级负荷低电压释放平均延迟时间常数、K_c3为第3级负荷低电压释放负荷比例系数。

所述步骤2中，根据低电压脱扣开关的动作电压U_c将低电压脱扣开关的动作级别划分为以下三类：

1)当U_c＜0.6U_n时，低电压脱扣开关的动作级别为第一级；

2)当0.6U_n≤U_c＜0.75U_n时，低电压脱扣开关的动作级别为第二级；

3)当0.75U_n≤U_c时，低电压脱扣开关的动作级别为第三级；

其中，U_n表示低电压脱扣开关的额定电压。

所述步骤3中，基于统计综合法确定每级低电压释放动作电压和平均延迟时间常数。

所述步骤3包括：

设n为220kV负荷站点中包含的10kV/6kV馈线出线数，P_i0为第i条10kV/6kV馈线的负荷初始有功功率，i＝1,2,…,n；采用单条10kV/6kV馈线的负荷初始有功功率P_i0相对于220kV负荷站点中总负荷有功功率的标么值为加权因子对每级低电压释放动作电压U_cj以及每级低电压释放平均延迟时间常数T_cj进行综合，有：

$>U_{cj}=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}(P_{i0}\times U_{cij})}{\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{P}_{i0}}---\left(1\right)$>

$>T_{cj}=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}(P_{i0}\times T_{cij})}{\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{P}_{i0}}---\left(2\right)$>

其中，U_cij和T_cij分别表示第i条10kV/6kV馈线上低电压脱扣开关的第j级低电压释放动作电压和低电压释放延迟时间常数，j＝1,2,3。

所述步骤4中，根据故障拟合法确定每级低电压释放负荷比例系数。

设电力系统共发生3次事故，k_c1表示第1级低电压释放负荷比例系数，k_c2表示第2级低电压释放负荷比例系数，k_c3表示第3级低电压释放负荷比例系数，所述步骤4包括：

步骤4-1：设定其中，P_loss1表示电力系统发生第1次事故时损失的负荷量，P_s1表示电力系统发生第1次事故前的总有功负荷；

步骤4-2：确定电力系统发生第1次事故时的运行方式和相应的事故模拟方式；

步骤4-3：进行电力系统发生第1次事故后的仿真计算；

步骤4-4：对比仿真计算得到的低电压释放负荷功率与实际测量得到的第1次事故后低电压释放负荷总数是否一致，如果不一致，则调整k_c1、k_c2、k_c3，并返回步骤4-3，如果一致则执行步骤4-5；

步骤4-5：确定电力系统发生第2次事故时的运行方式和相应的事故模拟方式；

步骤4-6：进行电力系统发生第2次事故后的仿真计算；

步骤4-7：对比仿真计算得到的低电压释放负荷功率与实际测量得到的第2次事故后低电压释放负荷总数是否一致，如果不一致，则调整k_c1、k_c2、k_c3，并返回步骤4-3，如果一致则执行步骤4-8；

步骤4-9：确定电力系统发生第3次事故时的运行方式和相应的事故模拟方式；

步骤4-10：进行电力系统发生第3次事故后的仿真计算；

步骤4-11：对比仿真计算得到的低电压释放负荷功率与实际测量得到的第3次事故后低电压释放负荷总数是否一致，如果不一致，则调整k_c1、k_c2、k_c3，并返回步骤4-3，如果一致则输出k_c1、k_c2、k_c3。

实施例

为验证本课题所提出的考虑负荷低电压多级释放特性的负荷参数计算方法的有效性，下面通过对2009年3月7日外二厂母线故障模拟，检验采用本发明得到的负荷低压多级释放特性参数的有效性。

采用本发明得到上海地区的负荷站点负荷低压多级释放特性参数如表1所示。

表1

轮次U_c(％U_n)T_c(ms)k_c10.5405％20.651008％30.8028011％

2009年3月7日，桥顾线5031开关工作过程中，现场检修人员解锁误将50311闸刀合上，导致外二厂500kVI母三相接地短路，I母母差保护动作，跳开5号主变5011开关、高行线5021开关，上海地区低压释放保护动作，损失负荷143.5万千瓦，占上海电网总负荷的10％。

采用表1的负荷低压多级释放特性参数进行上述故障的仿真计算，仿真计算结果表明上海地区低压释放保护动作，低压释放上海电网总负荷的10％。这说明用方法生成的负荷低压多级释放特性参数能够较好地描述负荷低压多级释放特性，使故障后仿真计算中的系统特性更接近真实的系统行为，提高了仿真计算分析的可信度,为电力系统制订科学的运行、控制方案提供了保障。

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，所属领域的普通技术人员参照上述实施例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，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。