型的灵敏度较高时,应当采用动态负荷模型(其推荐感应电动机模型)。需要指出的是,在评价负荷模型对暂态稳定的影响时应着重注意模型对诸如最大传输功率、极限切除时间等稳定极限的影响,而不应仅仅注意对个别发电机功角摇摆幅度的影响[2]。
1.1.2.3 负荷模型对小扰动稳定的影响
区间振荡涉及系统内的大量发电机,通常会造成系统电压、区域频率的显著变化。在此情况下,负荷的电压特性和频率特性对振荡的镇定具有重要的影响。对美国西北部电网的研究指出,在该系统的小信号动态稳定分析中,采用恒阻抗的负荷模型所得结果比精确结果要偏乐观,大约有25%的偏差。文献[2]也强调了精确负荷模型对系统镇定的影响[2]。
1.1.2.4 负荷模型对电压稳定计算的影响
目前在电压稳定研究领域还存在着许多问题,甚至对电压失稳机理的认识也还没有统一,但有一点是一致的,这就是:负荷在电压稳定问题中扮演极其重要的角色,负荷模型在很大程度上影响着电压稳定的分析结果。文献[2]采用小扰动分析法研究了电压稳定域与幂指数静态负荷模型的幂指数的关系,指出电压稳定问题与综合负荷的电压特性关系密切。文献[2]研究了为保持电压稳定所采取的低电压切负荷措施,其采用了三种不同动态负荷模型,分析了负荷模型对计算结果的影响。文献[2]进一步指出,确定负荷动态在电压稳定问题中的主导地位,建立适合于电压稳定性研究的负荷模型,将是电压稳定理论走向成熟的关键[2]。
1.2 电力负荷模型的发展
人们早在20世纪30、40年代认识到负荷模型对电力系统分析的重要性,并开始研究负荷随电压和频率变化的静态和动态特性,这一阶段可以说是负荷建模的萌芽期。到了60.70年代。由于数字电子计算机技术的发展和应用,人们大量采用计算机进行复杂电力系统的仿真,同其它系统元件模型一样,负荷建模工作有了相当的进展,除了提出了恒阻抗、恒电流、恒功率模型外,还在计算中采用了感应电动机负荷模型和多项式、幂指数负荷模型。
在1976年美国电力科学研究院(EPRI)主持了一项大型研究计划,其主要目的是为电力公司建立一套基于统计综合法的负荷建模方法。研究工作在加拿大和美国同时展开,美国的Texas大学负责建模方法研究,GE公司的电力工程负责通过现场试验对建模方法进行评价。该方法是在实验室内确定各种典型负荷f如工业电动机负荷、电冰箱、荧光灯等)的平均特性方程。然后统计每个负荷点上在一些特殊时刻(如冬季峰值、夏季峰值)负荷的组成,即每种典型负荷所占的百分比,以及配电线路和变压器的数据,最后综合这些数据得出该负荷点的负荷模型。EPRI经过多年的努力发表了许多有价值的研究报告,并且研制完成了目前为止统计综合法负荷建模中最具影响的软件包EPRILOADSYN,该软件使用时需提供三种数据:负荷类型数据,即各类负荷(民用、工业、商业等)在总负荷中所占百分比:各类负荷的构成数据,即各种用电设备(荧光灯、电动机、空调等)所占比例;各负荷元件平均特性。若使用者仅提供第一种数据,后两种数据可以采用软件包提供的典型值。这给软件包的使用者提供了一定的方便。另一种新的负荷建模方法总体测辨法在90年代前后开始被提出,该方法的以系统辨识理论为基础,基本思想是将负荷群看成一个整体,先在现场进行人为扰动试验或捕捉自然扰动,采集并记录该扰动数据,然后由实测数据辨识负荷模型的结构和参数。中国、美国、日本、加拿大和澳大利亚等国在实际系统中研制和投运了大批电力负荷特性记录仪,记录了大量数据,籍此开展了大量基于总体测辨法的研究。CIGRE和IEEE都设有负荷建模工作组,其不定期发表的专题报告,对归纳总结负荷建模的研究成果和指导负荷建模的研究起到了重要作用。1990年CIGRE发表的专题报告,结合荷兰FGO电网对各种负荷模型的动态计算效果进行详细论证,对负荷模型及测试方法进行总结。IEEE在1993年发表的报告统一了负荷建模中许多术语和定义,总结了负荷模型从建立、验证到应用的有关问题。IEEE在1995年2月的报告列出了负荷建模研究中提出的许多有价值的负荷模型、文献,以期推动负荷建模的进一步研究和实际应用。1995年8月的报告推荐了用于电力系统潮流计算和动态仿真的标准化负荷模型[2]。
在过去的几十年间,我国发电机及输电网络的建模取得了很大的发展,相比之下,电力负荷建模则发展较慢,成为电力界最困难的研究领域之一,其发展过程也是几起几落。虽然如此,经过几十年的不懈努力还是取得了相当多的成果,相关文献超过200篇。我国电力工作者在电力负荷建模领域也发展了不少工作,取得了富有创造的成果。
1.3 电力负荷模型的基本理论
1.3.1 负荷建模方法
现有负荷建模方法有两大类:统计综合法和总体测辨法。统计综合法负荷建模在己知负荷类型数据、各类负荷构成数据和负荷元件平均特性的基础上,通过加权综合得到负荷模型的参数。电动机群的等值是统计综合法必须考虑的一个重要方面,现有的方法主要为KVA加权等值法和初始功率不变法,这些方法的假设条件过于理想,方法过于简单。在负荷建模方面统计综合法目前存在以下困难:
(1)各类元件的平均特性的确定,如电动机群的等值;
(2)负荷元件成千上万,统计工作不但费时、费力,而且难以统计准确;
(3)统计工作不可能经常进行,该方法不适合研究负荷的时变性。
由于统计综合法上述困难,近年来,较少见到有关的文献和实际应用。总体测辨法根据现场采集的负荷所在母线的电压、频率、有功、无功数据然后根据系统辨识理论确定负荷模型结构和参数。该方法不必详细知道负荷内部的复杂构成,是解决成千上万用电设备构成的负荷建模困难的一个可行办法。总体测辨法所获得的模型参数是以模型响应能最好地拟合所观测到的负荷响应数据为目标,所以负荷模型具有符合实际的特点。总体测辨法由于上述特点,所以该方法发展很快。负荷建模的最终目的是应用,所建立的负荷模型是否合理最终要看其在实际系统中应用时能否提高仿真精度,即模型的有效性问题。目前负荷建模的研究大多停留在建立负荷模型,而对所建立的负荷模型有效性研究不多,1999年华北电力大学和中国电力科系统所合作在BPA中加入了差分方程负荷模型,为动态负荷模型有效性的研究和模型的应用作了重要的准备工作。为了推进负荷模型的实用化,需要对负荷模型的有效性作进一步的研究。随着广域测量系统(WAMS)与相量测量单元(PMU)的实际应用,一些包括整个区域的功角监测量在内的综合电网状态实时同步监测系统也己进入实际工程应用阶[31,32]精确的负荷模型可以用精确的仿真得到验证,模型的好坏可以有一个客观的评价标准。[2]
1.3.2 负荷模型的种类
按照是否反映负荷的动态特性,负荷模型一般分为两种类型,即静态、动态模型,前者用代数方程描述,后者则通常用微分方程和差分方程来描述,每一类都有多种模型结构。
(1)静态负荷模型:
基本的静态负荷模型结构为:幂函数模型;多项式模型。一般来说用幂函数模型在电压变化范围比较大的情况下仍能较好地描述很多负荷的静态特性。但对于像空调、电动机等负荷或某些综合负荷,其特性比较特殊,例如,低电压下随电压降低吸收功率反而增加,用一个幂函数模型难以做整体描述,而采用多个幂函数模型相加的形式,则可能会得到满意的结果。
多项式模型由恒阻抗、恒电流、恒功率模型三部分组合而成,它可以看成是三个幂函数模型相加的特例,三个幂函数
上一篇:
论文-改进的模糊C均值法在负荷特性统计数据聚类中的应用(word文档)
下一篇:
基于JSP邮件收发系统论文