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!" 在全网范围内 (对所划分的每一类行业用户 (
选取若干较有代表性的用户进行调查 ( 确定其用电 设备构成状况及各类电器的容量比例 ’
#" 幂函数模型为 ! $ !%&$ ! $%$ & & ! &%$
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上 式 既 反 映 了 (% ( ( & ( #% ( #& 的 物 理 意 义 ( 又 提 供 了其量测的理论依据 户的选取 统计综合法负荷建模的基础是典型用户用电设
电的所有用户的集合称为综合负荷 # 综合负荷从电 网吸收的功率随母线电压和系统频率而变化的关系 称为综合负荷特性 ! 描述此特性的数学方程即负荷 静态模型!常用的有 $%& 模型和幂函数模型两种形式 #
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’( - ,( - *( $& ’# - ,# - *# $& &/’ 负荷的静态模型参数 &0’0& 幂函数模型中的特征系数
&. #
静态特征系数是指当负荷的功率 * 电压及频率 均取百分值时 (功率对电压及频率的变化率 !&%( 即
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!" !"# 模型为
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电 力 自 动 化 设 备
第 #’ 卷
母线供电范围内的相同行业用户 ( 其负荷构成及负 荷特性是相近或相似的 + 所以负荷建模从行业的平 && $ 均负荷特性建模展开 ( 最后回归到变电站母线的综 合负荷模型 + 具体思路如下 ) &’ $
! $ !% !!""# ! $"# $%""$ ! $"$ $ &"% % !&$ &!’ ! ! ( $( " ( %
&0’0’
典型用电设备的静态特征系数 综合负荷是由各种各样的用电设备组成的 ( 因
备构成情况的调查统计 + 典型用户的选取的方法 ) 首 先(按 照 行 业 分 类(根 据 实 践 经 验 在 每 个 行 业 中 选取若干个能够反映该行业生产特征的被调查用户 进行调查 ( 这是依据专家经验的典型用户初选 + 其 次 ( 在初选被调查用户调查结果的基础上 ( 通过模糊 聚类的方法 ( 把实际并不典型的用户除去 ( 然后进行 行业特性的综合 ( 这样使得利用典型用户所得的综 合行业用户的负荷组成及比例更具有合理性 + 模糊 聚类是通过模糊数学的方法 (定量的确定待分类的对 象的亲疏关系(从而客观的分型聚类 + 具体方法如下)
第 ") 卷第 + 期 "&&) 年 + 月
电 力 自 动 化 设 备
+,-./01. 234-0 %5/367/138 +951:6-8/
;3,<"( =3<+ -./<"&&(
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基于统计综合负荷建模的系统方法研究
李欣然 "!李培强 "!陈辉华 ’!唐外文 ’!朱军飞 ’!潘力强 ’!陈 凤 "!刘艳阳 "
""#湖南大学 电气与信息工程学院 !湖南 长沙 ("!!)’ # ’#湖南电力调度中心 ! 湖南 长沙 ("!!!*$ 摘要 ! 基于统计综合负荷建模的基本原理 ! 结合实际系统的建模实践 ! 提出了一套基于统计综合法 负荷建模的系统方法 % 对每一用电行业进行典型用户的负荷结构调查并确定行业的综合负荷结构 ! 用模糊聚类方法确定行业的综合负荷性 ! 进而即可建立母线或变电站的综合负荷静态模型 % 建模实 践证明了该方法的可行性和有效性 ! 为积累符合我国国情的行业综合负荷静态模型参数库的数据 进行了有益的探讨 % 关键词 ! 统计综合法 # 负荷特性 # 静态模型 中图分类号 ! #$ *( 文献标识码 ! % 文章编号 ! !&&’ ( ’&)* ""&&( #&+ ( &&’, ( &( 降 低 !在 临 界 情 况 下 甚 至 会 得 出 截 然 不 同 的 结 论 # 负荷模型对电力系统的潮流计算 & 小扰动稳定计算 & 暂态稳定计算 & 电压稳定计算的结果都有一定程度 的影响 # 因此 ! 对系统的实际负荷特性进行研究 ! 得出能 尽可能反映实际负荷特性的负荷模型应用于电力系 统调度的仿真!无疑具有重要的理论和工程价值 #
常运行频率(一般取系统额定频率(即工频 *% +,’
’0’
建模方法 应 用 ’0& 节 所 阐 述 的 基 本 思 路 ( 在 建 模 过 程 中
!(" 为实际有功功率和无功功率 ’!%("% 为对应
于 $%( &% & 或 $)( &)# 时 的 负 荷 功 率 ( 即 电 压 和 频 率为额定值的功率 ’ 系数 ’(()((*( 反映各类有 功所占的百分比 ( 系数 +#(,#(*# 反映各类无功 负荷所占的百分比 ( 故有下式成立 )
#% "% "&
#" 根据每类用电设备的平均特性 & 由实验或典
&( $ 型特性确定 $( 确定每一行业用户的行业综合特性 ’
" $ "%&$ ! $%$ & & ! &%$
式中
#&
$" 调查确定变电站 & 或母线 $的行业组成及其容
量比例 ( 得出所需的综合负荷模型 +
$ 为实际运行电压 ’$% 为无扰动时的正常运 行电压 (一般取额定电压 $)’ &% 为无扰动时的正
此建立综合负荷模型时必须首先确定典型用电设备 的参数模型 (它是建立综合负荷模型的基础 + 用电设备的静态特征系数必须通过基于系统实 测或实验室模拟实验数据经辨识建模获得 + 例如美 国 3456 和 6333 在大量调查统计基础上 (于 &789 和
&788 年 的 研 究 报 告 中 对 典 型 用 电 设 备 的 静 态 模 型
参数进行了总结 数汇总表 +
!((.%
( 提出了常用典型元件静特征参
’
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建模思路与方法
基本思路 统计综合法负荷建模必须以典型用户用电设备
!" 建立相似关系 + 把调查用户的各用电设备比
例作为对象参数建立各调查对象之间的相似关系 ’
#" 改造相似关系为等价关系 ’ $" 根据不同的截集水平进行聚类 ( 把相似度较
!! !! !"
’
建模实例
为了获取统计综合法建模的基本数据 ! 在制定
高的作为典型用户 + 这是依据模糊聚类的典型用户 精选 + 通常经过精选后的典型用户在 ( : * 个为宜 +
构成情况的调查统计为基础 + 基本思路是 ( 将综合 负荷按行业特性分类(在合理的行业分类前提下(不同
第’期
李欣然 ! 等 * 基于统计综合负荷建模的系统方法研究
!%
!"!"!
行业综合用户的设备比例计算 为了确定行业负荷结构 ! 必须计算该行业综合
"
电力负荷建模的统计综合法
统计综合法负荷建模的基本思想是将综合负荷
看成个别用户的集合 ! 每一用户则是各类用电设备 的集合 ! 将其电器分类并确定各种类型电器平均特 性 ! 然后根据各类电器的比重 ! 得出综合负荷模型 # 该方法主要用来建立负荷的静态模型 #
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综合负荷的静态特性及其模型 电力系统仿真计算中 ! 将变电站母线或线路供
!
引言
电力系统中 ! 数字仿真已成为设计 " 规划 " 决策
和运行控制的主要科学手段 ! 这需要以主要电器设 备以及网络的数学模型作为基础 ! 其中包括发电机 " 励磁系统 " 调速系统 " 变压器 " 配电网络和负荷 # 长 期以来人们对发电机及其调节系统 " 输配电网络的 行为机理进行了大量的现场实测和理论研究 ! 已经 得出适应不同仿真精度要求的数学模型 $!!"%# 但是负 荷模型的研究却由于其自身的随机性 & 分散性 & 多样 性 & 非连续 性 所 形 成 的 困 难 ! 理 论 和 模 型 的 研 究 一 直处于相对滞后的状态 ! 造成目前往往从基本概念 出发 ! 采取理想化的模型即恒功率 & 恒阻抗 & 恒电流 或三者的组合 # 这种粗糙的负荷模型与精确的发电机和网络模 型的严重不 协 调 已 经 使 仿 真 的 精 度 和 可 信 度 大 大