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电力负荷建模及其应用的研究

沈峰  
【摘要】:电力负荷作为电力系统的一个重要组成部分,在电力系统的设计、分析与控制中有着重要影响,受到国内外电力界学者的高度重视。本文概述了电力系统负荷建模的发展、现状,介绍了负荷建模的概念、方法、常见模型及其参数辨识方法,着重研究了负荷建模工作中的如下几个问题: 一、连续形式动态负荷模型的建模及在PSASP中的应用 以往的输入\输出形式的动态负荷模型大多采用离散差分方程,而目前常用的电力系统仿真程序在暂态稳定分析时,一般采用微分方程与代数方程联立求解的形式,系统微分方程在进行数值计算时所采用的时步与负荷模型差分方程联立求解时可能存在不同时步的转换问题。连续形式的微分方程模型在形式上与暂态稳定分析的系统数学模型相同从而不存在时步转换问题,与目前常用的电力系统分析软件接口比较方便。本文利用直接优化方法辨识微分方程模型参数,通过实测数据验证了模型结构与辨识算法的可行性。利用中国电力科学院的电力系统分析综合程序(PSASP)的用户自定义模型功能,成功的把微分方程模型与该软件接口并应用于EPRI—36母线系统的暂态稳定分析,从而验证了微分方程模型与电力系统计算分析软件PSASP接口的方便性和有效性。 二、基于拟合的静态样条函数负荷模型 随着电力系统的不断发展,各种电力电子设备以及新的非线性负荷出现在电力系统中,传统的静态模型已经很难描述现代电力负荷的静特性。针对此问题,本文引入基于拟合的样条函数模型,把一般的样条函数表达式转化为含有半截多项式的样条函数表达式后作为拟合函数。寻优模型参数时,对于指定内节点时,使用广义最小二乘法来辨识参数。在未指定内节点时,本文提出了分层优化策略。内层为内节点确定后的曲线拟合的多项式参数优化问题,使用广义最小二乘法来解决;外层为最优内节点的非线性规划问题,本文运用非线性规划中的步长加速法实现内节点的最优化。在确定最优内节点的同时,也能实现最佳逼近函数。通过几类典型负荷的仿真计算,表明本负荷模型能够适应复杂的负荷特性描述,为未知模型结构情况下负荷特性的辨识提供了一种新的有效方法。 三、基于直接优化法的负荷动特性综合的算法研究 感应电动机(IM)是电力系统负荷的主要成分,更是最主要的动态负荷,在


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