基于SLM模型的负荷模型总体测辨方法Word文档下载推荐.docx

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2）模拟了配电系统的无功补偿

配电网络中和电力用户都配置了大量的无功补偿装置，其动态特性对系统的稳定性具有重要影响，应该进行详细模拟，综合负荷模型为配电系统无功补偿的模型，提供了有效的模拟方法。

3）可以方便地考虑配电系统的小机组

在仿真分析（特别是扰动试验和事故分析）有时需要考虑接入配电网络的小机组，综合模型结构中包含了小机组，可以使小机组的模拟更加方便。

4）静态无功负荷不会出现负的恒定电流和恒定功率

负荷功率因数的引入，保证了静态负荷无功部分不会出现负的恒定电流和负的恒定功率，使模型更符合实际。

图2直接考虑配电网络的动态负荷模型

2负荷模型总体辨识原理

负荷模型总体辨识法的基本原理可用如下的公式进行说明。

设等值负荷机理动态模型的状态方程为

输出方程为

式中：

X为nx维状向量；

U为nu维输入向量；

Y为ny维输出向量；

为

维持辨识的参数向量；

为ny维因变参数向量。

应该指出，U及Y是实际可测的输入、输出向量，而X则是假定的等值负荷的状态变量，因而并不可测。

现在的任务是要根据输入/输出观测序列{U（k）}、{Y（k）}，辨识负荷的机理参数

，并进而由稳态约束方程求出因变参数

。

亦即寻求一组参数

，在满足式（4-1）～式（4-2）的动态及稳态约束条件下，使下列指标达到最小

k表示离散采样时刻kh，h是采样步长；

Y（k）为k时刻输出向量的模型计算值；

Ym（k）为k时刻输出向量的测量值；

W（k）为ky×

hy阶方阵，称为加权矩阵，一般情况下，加权矩阵取为单位矩阵。

3负荷模型总体辨识策略

即使对于CLM模型，要唯一辨识出所有的参数，除了需要利用扰动前以及动态过程的数据外，还需要增加后稳态条件。

SLM中除了包括了感应电动机负荷和静态负荷，还增加了配电网络的等值阻抗。

需要注意的是，虽然能够测量的是负荷总母线的电压以及对应的总负荷功率或者电流，但并不是模型中的所有元件的电压电流均能够测量，因为模型中的元件都是假设的等值元件而不是实际系统的元件。

对于SLM模型而言，仅依靠总电压和总功率的测量数据，采用辨识的途径是不能够唯一确定所有参数的。

因此，需要继续深入研究采用统计综合与测量辨识相结合的方法确定SLM参数，即可辨识的且对电力系统仿真结果较敏感的参数，采用辨识方法得到，其余的参数由统计综合法得出。

问题的关键是如何处理配电网阻抗RD、XD和Xs，理论分析和应用实践表明这3个参数只要已知其中一个或者一个条件，则其余重点参数就可以辨识。

有3个可能的方案：

A.RD、XD采用统计综合法确定，其余重点参数采用总体测辨法确定。

B.XD+Xs采用统计综合法确定，其余重点参数采用总体测辨法确定。

C.XD/RD采用统计综合法确定，其余重点参数采用总体测辨法确定。

参数确定的过程如下：

（1）根据配电网情况，采用统计综合法确定某个参数，比如方案（三）时确定XD/RD。

如果实际工程中暂时无法实施统计综合法，那么就取典型值。

（2）按照参数辨识方法，给定一组待辨识参数的初值，其余参数采用典型值，则所有参数已知。

（3）根据测量所得实际负荷母线电压

、功率

以及前面2步所得的配电网阻抗

，确定虚拟负荷母线的电压

，即

（4）根据虚拟母线电压和初始功率求解微分方程，计算虚拟母线上的负荷功率。

（5）根据虚拟母线负荷功率和配电网阻抗，反过来计算实际负荷母线功率，并计算与实测功率的误差。

（6）采用蚁群优化算法不断优化待辨识参数，回到步骤

（2），直至收敛。

随着配电线路长短变化，RD和XD随之在较大范围变化，而两者之比XD/RD却变化较小。

另外，XD+Xs也是较难统计的。

所以，XD/RD相对固定也比较容易确定，本文推荐采用方案C。

4负荷模型总体辨识流程

总体测辨法的流程图如图3所示，具体如下：

（1）挑选有效数据。

判别的依据主要有两个：

（1）扰动类型为区外扰动；

（2）扰动的幅度在10％-15％为好，至少为2％；

扰动宽度一般在8～10个测点，每个测点间的时间间隔为10ms。

（2）根据BPA的推荐参数对非辨识参数赋典型值。

（3）对待辨识参数赋初值，并给定寻优范围。

（4）模型的初始化。

上文已经详细阐述，此处不再赘述。

（5）通过龙格—库塔法解出模型状态方程。

由初始化过程中得到的状态变量的初值，解出以下各点的值。

（6）通过以下公式得出模型的输出，并计算误差。

Pd=U*Id，Qd=-U*Iq，Ps=Ps0*（U/U0）pu，Qs=Qs0*（U/U0）qu，Pc=Pd+Ps，Qc=Qd+Qs，

（7）判断优化次数，若小于200次循环至3，否则输出结果。

5负荷模型总体辨识结果

根据福建电网典型负荷站点的上传数据，辨识算法模块进行了在线参数辨识，SLM辨识结果如表1和表2所示。

从辨识结果可以得知：

（1）同一时段、相同站点的参数比较集中，这表明了参数的相对平稳性、客观规律性；

（2）分别采用高、低压侧数据进行辨识，结果合理且符合一般规律性，这表明了使用高低压侧数据都具有效性；

（3）不同站点、不同时段的参数有差异，这表明了建立分类、分时段负荷模型的必要性。

图3总体测辨法流程图

6结论

本文介绍了CLM模型和SLM模型，并重点给出了基于SLM模型的负荷模型总体测辨方法，最后给出了负荷实测模型。

SLM模型可以充分考虑配电网络阻抗对负荷特性的影响，可进一步提高负荷实测模型的精度，从而可以提高电网仿真计算的准确度。

表1Ⅰ类负荷SLM参数

变电站

数据编号

日期/时间

主变绕组

PMP

Xs

KL

RD

XD

Error

01

红山变

010*********

2007年04月21日/02:

08:

45

1#110侧

0.7235

0.1198

0.3568

0.0011

0.0211

0.0300

02

2007年05月24日/09:

00:

15

0.4487

0.1654

0.4707

0.0216

0.0805

03

2007年05月28日/07:

44:

28

0.4203

0.1659

0.7485

0.0049

0.0983

0.0529

04

020*********

2#110侧

0.7085

0.0746

0.3645

0.0214

0.3746

05

0.574

0.1429

0.6558

0.0131

06

2007年05月25日/06:

07:

21

0.7124

0.1653

0.3629

0.0217

0.4676

07

罗塘变

2006年11月17日/23:

30:

41

0.4513

0.1656

0.3703

0.0356

08

2006年11月22日/05:

57:

22

0.5762

0.1657

0.5593

0.0048

09

2006年11月26日/15:

22:

0.7206

0.1658

0.5549

0.0219

0.1135

10

0.4507

0.3712

0.0318

11

0.5975

0.3633

0.0074

12

0.4401

0.4649

0.1113

13

46:

31

0.4429

0.4679

0.0231

14

2007年04月18日/11:

49:

42

0.3132

0.3706

0.0141

2007年05月29日/17:

38:

00

0.4281

0.5589

0.0218

0.0305

Ⅰ类负荷春秋季平均参数

0.5339

0.1535

0.4694

0.0014

0.0267

0.0927

16

2007年06月22日/06:

33:

40

0.2869

0.1660

0.004

0.0792

0.0329

17

2007年06月25日/07:

12:

24

0.5890

0.1200

0.3621

0.001

0.0209

0.0486

18

2007年06月26日/09:

09:

35

0.7080

0.0747

0.6458

0.0597

19

2007年07月11日/07:

26:

46

0.4149

0.1661

0.7488

0.0021

0.041

0.3697

20

2007年07月12日/06:

23

0.286

0.747

0.0411

0.0202

2007年07月14日/08:

0.5714

0.6553

0.0251

56:

0.5900

0.4566

0.233

2007年07月14日/10:

35:

0.4434

0.1655

0.4657

0.0225

2007年07月22日/14:

41:

0.4544

0.3679

0.0212

0.0369

25

2007年08月18日/00:

05:

54

0.2981

0.4644

0.0084

26

2007年08月18日/12:

55:

0.4556

0.0973

0.3649

0.0213

0.0076

27

0.7186

0.0745

0.5491

0.0117

0.7153

0.3628

0.0207

0.0365

29

0.4538

0.0974

0.362

0.0188

30

0.5848

0.4552

0.0419

0.4455

0.0075

32

0.7266

0.0744

0.3557

0.021

33

2006年09月01日/14:

16:

49

0.4168

0.7514

0.0618

34

0.5526

0.166

0.7513

0.0616

2007年06月02日/15:

59

0.4295

0.1204

0.7476

0.022

0.028

36

2007年06月06日/15:

39:

0.4278

0.1431

0.6543

0.0153

37

2007年06月06日/16:

27:

0.4117

0.7465

0.1414

38

2007年06月13日/15:

04:

0.5656

0.1662

0.7533

0.0984

0.0096

39

2007年07月11日/15:

25:

0.4276

0.7474

0.0649

2007年08月13日/16:

15:

0.5567

0.7487

0.0584

Ⅰ类负荷夏季平均参数

0.5012

0.1330

0.5791

0.0017

0.0331

0.0577

2007年02月14日/15:

17:

53

0.4383

0.4659

0.0038

0.3047

0.3718

0.0035

43

2007年01月27日/12:

52:

55

0.5795

0.5661

0.0066

Ⅰ类负荷冬季平均参数

0.4408

0.0046

表2Ⅱ/Ⅲ类负荷SLM参数

44

凤园变

2007年05月26日/11:

43:

0.4512

0.0115

2007年05月28日/19:

29:

0.2877

0.558

0.0729

2007年05月29日/14:

13:

0.469

0.0052

47

2008年03月17日/14:

0.4292

0.5598

48

2007年04月23日/06:

23:

0.5686

0.6595

0.0062

0.4502

0.3744

0.0215

0.0063

50

0.3084

0.3722

51

0.4666

0.3684

Ⅱ/Ⅲ类负荷春秋季平均参数

0.4289

0.4534

0.0012

0.0241

0.0293

52

0.5789

0.5631

0.0389

2007年06月19日/18:

0.5973

0.5496

0.0208

0.0