电力系统电压稳定综合负荷模型的研究.pdfVIP

第二届江苏省电机工程 2005年第6辑 青年科技论坛论文集 (总第84辑) 电力系统电压稳定综合负荷模型研究 曹亚龙 徐浩 蒋平 (东南大学电气工程系，南京210096) 摘要：负荷模型及其建模是电压稳定研究中最基本和关键的问题之一。本文基于江苏电网的数据统计建 立适于电压稳定研究的综合负荷模型，并与当前电压稳定分析中常用负荷模型做出比较。根据仿真输出对 负荷情况做出分析荷，本文对江苏电网电压稳定的研究分析具有重要意义。 关键词：负荷模型；综合负荷模型；电压稳定 0 引言 目前电力系统的设计、规划、运行和控制决策等行为主要是以数字仿真计算为依据，而决定仿真计算 精确程度的是电力系统各元件的数学模型，它们包括发电机、励磁系统、调速系统、电力线路、变压器和 电力负荷的模型。其中，人们对前面集中元件的模型及其结构已经研究得比较透彻，唯独对于负荷模型， 由于其自身的随机性、时变性、多样性等特点及难点，使得负荷建模工作一直徘徊不前，在实际应用中也 仅满足于从基本的物理概念出发，采用理想化的模型，如：恒功率、恒阻抗、恒电流或者三者的组合Ⅲ。 电力系统仿真仍然采用静态负荷模型或典型参数电动机模型。从系统的角度而言，整个系统都将受制于电 力系统的薄弱环节，现今这种粗糙的负荷模型与精确的发电机、励磁系统、调速系统、网络元件模型不相 协调的状况，使得负荷模型成为制约电力系统仿真极端精度提高的：“瓶颈”，对于系统仿真软件要求的提 高，负荷模型研究的重要性势必体现出来。 大量仿真计算表明伫1：负荷模型的变化对于电力系统暂态稳定、电压稳定以及潮流计算的结果具有不 同程度的影响。不恰当的负荷模型会使得结果与实际情况不一致，有时会得出截然相反的结论。本文将以 江苏电网为主要研究对象来说明。 1 负荷建模 1．1负荷模型 负荷模型的结构按照是否反映负荷的动态特性，负荷模型一般可分为静态模型和动态模型两类，前者通 常用代数方程来描述，后者通常用微分方程或差分方程描述。 动态负荷模型又可进一步分为机理模型和非机理模型弘1。其中机理模型通常就是感应电动机模型。相 应的还有采用一台等值感应电动机，两台或更多的等值感应电动机，以及将感应电动机并联上有关的静态模 型等几种形式。非机理模型则是在系统辨识理论发展过程中，从大量的具体动态系统建模中概括出来的，对 一大类动态系统具有很强的描述能力。近来负荷模型研究的动力主要来源于电压稳定分析研究的需要，目前 在负荷建模方面的一些成果也主要来自电压稳定分析研究。建立用于电压稳定分析的负荷模型可以说是目 前负荷建模研究的一个方向。 电力系统电压稳定综合负荷模型研究 根据江苏电网的电压稳定研究的需要，对负荷进行统计和建模。首先进行负荷现场实测数据和分类负 荷数据统计工作，对江苏电网中具有不同特性的变电所负荷进行详细的负荷统计，确保负荷建模的精确。 1．2负荷建模方法 负荷建模的方法，当前主要有两种：总体辨识法和统计综合澍扪。 1)总体辨识法建模 根据江苏电网的现场数测数据，采用总体辨识法建模，以指数形式表示的负荷动态模型： …。㈥^’Q吧(爿“ (1) 由于考虑选取的时问段内，负荷的波动较小，P／Q／U只是作很小的波动，选取其中某个时间点的P／Q／U， 或者选取整个时间段的P／Q／U平均值作为基准值的话，P／Q／U的标么值都是在1左右，并且非常接近于1。 可以证明见和吼的计算结果与基准值的选取无关。 对(1)式两变取对数得到： InP=In U (2) P0+P。In (3) In(1+(P—1))=In(1+(Po一1))+p。In(1+(U—1)) 当P／Q／U接近于l的时候，Taylor展开，忽略二次以上的项，得到： 户一1