一种基于变电站量测的负荷模型辨识方法

摘要

本发明公开了一种电力系统的负荷模型建模方法，首先对电网中的变电站进行同调机群划分，构建等值感应电动机的负荷模型，建立辨识准则函数，对负荷模型中待辨识的负荷参数通过输入电压和实际系统的输出响应采用粒子群算法进行寻优，统计不同站点的负荷模型，得到地区电网负荷模型参数库。本发明在辨识参数中引入初始有功功率比例系数K_pm和额定初始负荷率系数M_lf，消除负荷幅值的时变性带来的影响，使负荷模型更加准确；并设置了粒子群算法的速度调整因子和惯性因子，提高算法收敛精度。

主权项

1.一种基于变电站量测的负荷模型辨识方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：对电网中的变电站根据电压等级进行划分，将每个变电站的等值负荷模型采用感应电动机并联静态负荷来表示；S2：等值感应电动机采用三阶感应电动机感应电动机负荷模型，α＝[R_s,X_S,X_M,R_R,X_R,H,A,B,k_Pz,k_Pi,k_Qz,k_Qi,K_pm,M_lf]^T为负荷模型的独立待辨识参数向量，β＝[e_x0,e_y0,s₀,x_s,K_l]^T为可以通过电机稳态条件和α求得的辨识参数向量，其中R_S为定子电阻、X_S为定子绕阻漏抗、X_M为励磁电抗、R_R为转子电阻、X_R为转子漏抗、H为转子惯性时间常数、A、B为电机机械转矩特性参数，k_Pz、k_Pi、k_Qz、k_Qi为静态特性参数，e_x0,e_y0为电动机初始的暂态电压，s₀为电动机的转差率，x_s为定子和转子之间的同步电抗，K_l为负载率；K_pm表示初始有功功率比例系数，K_pm＝P₀′/P，P₀′为电动机初始有功功率，P为所测负荷点在暂态过程中所消耗的有功功率；M_lf为额定初始负荷率系数，S_MB是感应电动机的额定容量，U_B是负荷基准电压，U₀是暂态过程中负荷母线电压初始值；S3：进行负荷模型参数辨识，具体步骤包括：S3.1：在实际变电站系统中输入电压激励U(k)并采样测量得到N+1个实际输出响应y(t)＝[P(t),Q(t)]^T，其中t表示测量样本序号，取值范围为0≤t≤N，P(t)为时刻t的负荷点在暂态过程中所消耗的有功功率值，Q(t)为时刻t的负荷点在暂态过程中所消耗的无功功率值；S3.2：将实际输出响应对应时刻的离散时间序列{u(0),u(1),…,u(N)}输入负荷模型，负荷模型的初始稳态条件为：初始电压U₀＝u(0)，初始有功功率P₀＝P(0)，初始无功功率Q₀＝Q(0)；设定独立待辨识参数向量α的n个初始值，采用粒子群算法对以下目标函数寻优：$\min J(\alpha ,\beta )=\min \underset{t=0}{\overset{N}{\Sigma }}{[y\left(t\right)-y_m\left(t\right)]}^T[y\left(t\right)-y_m\left(t\right)]$其中，y_m(t)＝[P_m(t),Q_m(t)]^T为输入u(t)时负荷模型得到的输出响应；粒子群算法中的速度调整因子a(m)按照以下公式确定：$a\left(m\right)=\frac{1}{F}\underset{i=1}{\overset{D}{\Sigma }}\sqrt{a_{\max }\left(m\right)+a_{\min }\left(m\right)}$$a_{\max }\left(m\right)=\frac{\underset{j=1}{\overset{D}{\Sigma }}{(n_{\mathrm{ij}}^1-c_{\mathrm{ij}}^1)}^2}{\underset{j=1}{\overset{D}{\Sigma }}{\left(c_{\mathrm{ij}}^1\right)}^2}$$a_{\min }\left(m\right)=\frac{\underset{j=1}{\overset{D}{\Sigma }}{(n_{\mathrm{ij}}^2-c_{\mathrm{ij}}^2)}^2}{\underset{j=1}{\overset{D}{\Sigma }}{\left(c_{\mathrm{ij}}^2\right)}^2}$其中，F为粒子群中粒子个数，D为独立待辨识参数向量α的维度，分别表示设置的各个参数的最大速度及最小速度对应的拟合数据，分别表示设置的各个参数的最大速度及最小速度对应的测量数据计算值。S4：各等值感应电动机的负荷模型及其负荷参数辨识结果作为变电站挂接母线下等值负荷模型及负荷参数，将不同站点的负荷模型进行统计，得到地区电网负荷模型参数库。