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专利号: 2014100061077
申请人: 广西大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种综合出线负荷的变电站负荷建模方法,所述变电站包括母线(1)、L条出线(2)、L个感应电动机(3)、无功补偿装置(4)、配电网(5)、设于配电网内的配电网负荷(6);配电网负荷与母线电连接,每条出线一端通过母线与配电网负荷电连接,每条出线另一端与各个感应电动机一一连接,无功补偿装置与母线电连接;其特征是,包括如下步骤:(1-1)获取实测及标准参数数据:

出线l检测数据:出线l稳态运行时的有功功率Pl,0,无功功率Ql,0,出线节点电压Ul,0和频率f1,0;出线l的第i个实测有功功率Pl,i,出线l的第i个实测无功功率Q1,i,出线l的第i个实测电压Ul,i和出线l的第i个实测频率fl,i;出线l所在虚拟母线节点的电压Ul;

感应电动机数据:感应电动机的角速度ωr参数;检测的电力系统同步角频率ωB、系统实际角频率ω、电压的d轴坐标分量ul,d、电压的q轴坐标分量ul,q;

变电站数据:无功补偿装置的补偿电容器的容抗参数Xc及检测的变电站所在母线节点电压U、电力系统的频率f、变电站所在母线测量点的有功功率P和无功功率Q;

其中,l=1,2,…,L;i=1,2,…,N;N为每条出线上的数据点的总数;

(1-2)设定 其中,Pl,ZIP为出线l的静态负荷模型的有功功率,Ql,ZIP为出线l的静态负荷模型的无功功率;零次项为恒定功率负荷,一次项为恒定电流负荷,二次项为恒定阻抗负荷;kpl,1、kpl,2、kpl,3分别为出线l的恒定阻抗负荷,恒定电流负荷,恒定功率负荷的有功功率所占的比例;kql,1、kql,2、kql,3分别为出线l的负荷中的恒定阻抗负荷,恒定电流负荷,恒定功率负荷的无功功率所占的比例;kpl,1、kpl,2、kpl,3、kql,1、kql,2、kql,3均为待定参数;

(1-3)设定

其中,ed′为感应电动机暂态电势的d轴坐标分量,eq′为感应电动机暂态电势的q轴坐标分量;xs为待定的定子电抗,Rs为待定的定子的电阻,TD为待定的负载系数,n为待定的与转速有关的阻力矩的次方;x′为暂态电抗,x′=xs+xmxs/(xm+xs),xm为待定的激磁电抗;T0′为待定的定子开路暂态时间常数,H为待定的电动机惯性时间常数;

(1-4)设定

其中,il,d为负荷电流的d轴坐标分量和il,q为负荷电流的q轴坐标分量;

(1-5)设定动态负荷模型为

其中,Pl,M为出线l的动态负荷模型有功功率,Ql,M为出线l的动态负荷模型有功功率;

(1-6)在计算机中建立每条出线l的负荷模型:其中,Pl为出线l的负荷模型有功功率,Ql为出线l的负荷模型有功功率,(1-Kl,M)和Kl,M分别为待定的静态负荷模型和动态负荷模型所占比例;

(1-7)辨识每条出线的负荷模型参数

将步骤(1-1)中获得的出线l数据,分别代入(1-2)至(1-4)中的各个公式中,采用参数辨识方法,得到每条出线的静态负荷模型参数kpl,1、kpl,2、kpl,3、kql,1、kql,2、kql,3、动态模型参数Rs、xs、T0′、H、TD、n、xm以及静态负荷模型和动态负荷模型的比例(1-Kl,M)和Kl,M,则得到每条出线l的负荷模型(1-8)建立变电站的综合负荷模型

其中,Pl、Ql分别为出线l的有功功率和无功功率;PD、QD为配电网的有功模型和无功模型;Bp,l为出线l的有功负荷所占的比例,BD,p为配电网的有功负荷所占的比例,Bq,l为出线无功负荷所占的比例,BD,q为配电网无功负荷所占的比例,BC,q为无功补偿无功负荷所占的比例;

其中,RD、XD分别为待定的配电网等值电阻和电抗;

设定无功补偿负荷模型 其中,Xc0为待定的补偿电容器的容抗;

(1-9)辨识变电站的综合负荷模型参数

将步骤(1-1)获得的关于变电站数据,代入(1-8)中的各个公式,采用参数辨识方法,计算得到RD,XD,Xc0,以及出线l的有功负荷所占的比例Bp,l、配电网有功负荷所占的比例BD,p、出线无功负荷所占的比例Bq,l、配电网无功负荷所占的比例BD,q和无功补偿无功负荷所占的比例BC,q;

(1-10)将(1-9)辨识得到的参数和(1-7)中得到的每条出线负荷模型代入公式得到变电站的综合负荷模型。

2.根据权利要求1所述的综合出线负荷的变电站负荷建模方法,其特征是,所述参数辨识方法包括最小二乘法、卡尔曼滤波法、模式搜索法、遗传算法和粒子群算法等。

3.根据权利要求2所述的综合出线负荷的变电站负荷建模方法,其特征是,所述遗传算法GA,包括如下步骤:

(3-1)定义目标函数为电压计算值与测量值的误差的平方和,则目标函数表示为:其中,Ucal为模型计算量,Umea为实际测量量,θ为辨识参数;

(3-2)确定遗传策略,包括选择、交叉、变异方法,以及确定交叉概率pc、变异概率pm;

(3-3)模型初始化,设置参数集合的初值及模型允许误差、迭代次数,将参数集合定义为群体;

(3-4)计算群体中个体位串解码后的适应值f(X);

(3-5)按照遗传策略,运用选择、交叉和变异算子作用于群体,形成下一代群体;

(3-6)判断群体性能是否满足允许误差及迭代次数,不满足则返回步骤(3-5);或者修改遗传策略后,再返回步骤(3-5);

通过步骤(3-1)~(3-6),在满足允许误差及迭代次数的前提下,迭代求出最优群体,确定各个辨识参数的最优数值;并将经辨识确定的kpl,1、kpl,2、kpl,3、kql,1、kql,2、kql,3、Rs、xs、T0′、H、TD、n、xm、(1-Kl,M)和Kl,M代入 得到每条出线l的负荷模型;将经辨识确定的RD,XD,Xc0,Bp,l、BD,p、Bq,l、BD,q和BC,q代入得到变电站的综合负荷模型。

4.根据权利要求1所述的综合出线负荷的变电站负荷建模方法,其特征是,所述N的取值大于2000点。