一种带小水电机组地区电网的负荷模型和建模方法
【专利摘要】本发明涉及一种带小水电机组地区电网的负荷模型和建模方法，提出的负荷模型中考虑了地区小水电、配电网络及感应电动机低电压释放的影响。所提实用建模方法将统计综合法和总体测辨法相结合，即通过统计综合法对负荷节点进行预分类；采用相应类别的典型参数描述等值电动机，采用同调等值方法获取等值发电机参数，减少负荷模型中待辨识参数；利用遗传算法对节点实测数据进行参数辨识，获得模型参数。采用电力系统中已装设的故障录波装置进行数据采集，仅需对节点负荷进行大致分类，改进的负荷模型更接近实际情况，具有投资省、工作量少，模型精度较高，可直接在BPA软件中使用的特点，能应用于一线的生产实践。
【专利说明】-种带小水电机组地区电网的负荷模型和建模方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种电力系统负荷建模技术，特别涉及一种带小水电机组地区电网的 负荷模型和建模方法。
【背景技术】
[0002] 电力系统中各元件的模型结构及参数是否准确，直接影响着电力系统仿真计算结 果的准确性。目前电力系统仿真模型中发电机及其励磁与转速控制系统模型、变压器及线 路等输电网络模型已经相对比较成熟，因此，负荷模型成为影响仿真结果准确和可信程度 的关键，是提高仿真结果准确性的瓶颈。
[0003] 动态机理模型因其概念清晰，适用性强在实际工程中获得了广泛应用。目前我国 各级电网中的动态负荷模型均采用固定比例的电动机并联恒阻抗，电动机大多采用典型参 数。实际运行中，配电网络、感应电动机低电压释放对节点的静动态响应影响较大，在建模 中应予W考虑。对于小水电集聚的节点，水电机组的影响也必须计及。因此，为使节点负荷 模型更接近实际情况，有必要对典型的动态机理负荷模型进行改进。
[0004] 常用的建模方法有统计综合法和总体测辨法。统计综合法的优点是无需进行现场 实测和试验，物理模型清晰，概念明确，适用性较强。但完成数据的收集、分类和综合工作需 要大量人力物力。总体测辨法不依赖于用户统计资料，具有简单实用的特点，但它需要在节 点安装相应的测量装置，辨识得到的元件参数不能很好地解释实际情况，不易被现场人员 接受。如何结合两种建模方法，取长补短，建立一种既方便操作，又能获得准确实用的节点 负荷模型的建模方法是一项很有意义的工作。
【发明内容】
[0005] 本发明是针对现有电力系统建模方法不适合对带有多小水电集聚的地区电网进 行建模的问题，提出了一种带小水电机组地区电网的负荷模型和建模方法，提出的负荷模 型中考虑了地区小水电、配电网络及感应电动机低电压释放的影响。所提实用建模方法将 统计综合法和总体测辨法相结合，即通过统计综合法对负荷节点进行预分类；采用相应类 别的典型参数描述等值电动机，采用同调等值方法获取等值发电机参数，减少负荷模型中 待辨识参数；利用遗传算法对节点实测数据进行参数辨识，获得模型参数。
[0006] 本发明的技术方案为：一种带小水电机组地区电网的建模方法，其特征在于，具体 包括如下步骤：
[0007] 1)调研节点构成：了解节点下接小水电的情况及节点的主要构成成分；
[0008] 2)节点负荷分类；根据调研成果，将节点先按是否接地方小水电分成两大类，I类 负荷不含小水电；II类负荷中含有小水电；再根据变电站下的用电负荷类型再进一步细 分，将用电负荷分成四类：小型工业、大型工业、居民用电和居民用电与工业混合用电；
[0009] 3)发电机参数聚合；根据用电负荷分类选择典型电动机参数，采用IEEE的推荐数 据，对节点下接发电机进行参数聚合，获得等值发电机参数；聚合采用同调等值方法，对节 点g，等值发电机额定容量为所有机组的累加：
[0010]
【权利要求】
1. 一种带小水电机组地区电网的建模方法，其特征在于，具体包括如下步骤： 1) 调研节点构成：了解节点下接小水电的情况及节点的主要构成成分； 2) 节点负荷分类：根据调研成果，将节点先按是否接地方小水电分成两大类，I类负荷 不含小水电；II类负荷中含有小水电；再根据变电站下的用电负荷类型再进一步细分，将 用电负荷分成四类：小型工业、大型工业、居民用电和居民用电与工业混合用电； 3) 发电机参数聚合：根据用电负荷分类选择典型电动机参数，采用IEEE的推荐数据， 对节点下接发电机进行参数聚合，获得等值发电机参数；聚合采用同调等值方法，对节点 g，等值发电机额定容量为所有机组的累加：
节点电压有功功率初始值P〇,无功功率初始值Q〇,无功补偿〇。〇,其中Kp为动静比例系 数，I为初始负荷率系数，Ptlg6n为等值发电机提供的初始有功功率，Qtlg6n为等值发电机提供 的初始无功功率； 4) 从故障录波器获取数据：调取变电站中故障录波器动作后的数据文件； 5) 数据预处理：故障录波器数据遵循Comtrade标准，将数据存储在cfg文件和dat文 件中；对采集到的故障录波器数据，采用自编的程序对数据进行处理，经过数据整合、归一 化、滤波和正序提取四个步骤，获得可用于参数辨识的电压、有功功率和无功功率数据； 6) 参数辨识：采用改进遗传算法进行参数辨识，适应度函数选取均方根误差的倒数， 即
其中，Pi(U，Qitu分别为辨识得到的第i个点的有功功率和无功功率；Pfieltu, Qfieltu为量 测到的第i个点的有功功率和无功功率；N为采样点数量；EP、Eq分别为有功功率和无功功 率误差平方和； 7)模型使用：将网架在仿真软件BPA中搭建出来，模拟现场故障，分析各节点功率曲线 变化，对所有节点中的广义负荷节点进行仿真。
2.根据权利要求1所得建模方法得到的负荷模型，其特征在于，一个负荷节点包括接 于节点的无功补偿设备，接于下级配网中的M台电动机，N台小型水电机组和K组静态负荷， 聚合成一台等值电动机，一台等值发电机和一组静态负荷，就构成了节点的负荷模型， 其中改进等值电动机模型： 状态方程
上述公式中，除= 2JifB = IOOji、时间t及惯性时间常数H外，均采取以电动机额 定容量为基准的标么值，其中，《为同步转速，为电动机瞬时转速；V为转子回路时间 常数；Ixm和Iym分别为xy轴下X轴和y轴的电流；A，B，C分别为机械转矩系数，满足关系 A? /+B ? JC = I Jmtl为初始机械转矩；《 s为电动机角速度，标幺值p. u. ;LS和Lm分别为定 子电感和定转子互感；E' xm为X轴的暂态电势；Xm为定转子互感抗；Xk为转子电抗；为 y轴磁势；E' ym为y轴的暂态电势；V"为X轴磁势；
电动机额定容量SNm根据潮流计算获得的节点电压功率初始值Ptl, Kp和&求取，
上式中：Q。为电容器补偿容量，U为母线电压，Un为母线额定电压，Qcm为在额定电压下 的电容补偿容量；
后d轴和q轴的电压，Idg和Iqg分别为发电机d轴电流和q轴电流，ra为电动机内阻，T m为 机械转矩，为发电机转子转速，Sg为发电机功率角，Xd，X' d分别为发电机d轴同步电 抗和暂态电抗；Xq为发电机q轴同步电抗，E' q为电机q轴瞬变电势；D为阻尼系数； 发电系数Ktj表征实际发电量，
其中，Sgtl表示稳态时的实际发电机视在功率，SNg表示等值发电机额定功率；静态负荷 模型： 采用恒阻抗负荷\ = GJjB^表示，配电网等值阻抗Xn1合并在\中，
下标〇表示其为〇时刻的值。
【文档编号】H02J3/00GK104362622SQ201410632300
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年11月11日 优先权日:2014年11月11日
【发明者】谭斌, 谢威, 钟宁, 丁宇洁, 欧阳广泽, 杨秀, 顾丹珍, 毛志祥 申请人:安顺供电局, 上海电力学院