电力负荷建模教学课件PPT 162页

'第5讲电力负荷建模 I.负荷建模原则与结构 1.1原则1.可用性原则电力负荷建模的特点使得各负荷点、时间点都“定量精确”建模极其困难但至少要做到“定性”正确“可用”负荷模型的的最基本要求是能够反映负荷的实际本质特征 2.实用性原则模型尽量简单最好与现有程序衔接方法尽量简单 3.针对性原则国外做法不能完全照搬借鉴外国经验，针对我国实际情况走一条有中国特色的负荷建模之路 1.2目标总体目标：理论工程化生产力 现阶段目标：建立重要负荷的分区、分类、分时的模型和参数范围。 1.3结构 1.3.1经典模型（CLM）P+jQ110kV等值静态负荷U·等值电动机配网无功补偿220kV35kV 经典负荷模型（CLM）结构较多采用感应电动机加ZIP模型，这种模型保留了等值电动机结构，真实地描述了用于动态稳定计算地综合负荷的动特性。但该模型结构也存在一些不足：（1）模型的静态部分没有考虑配电系统阻抗的影响； （2）模型的感应电动机定子电抗计及配电系统阻抗时，没有考虑配电系统的无功补偿及静态负荷的影响，这将导致配电系统等值阻抗的压降增加，恶化电动机的运行条件；（3）模型静态部分的无功功率可能有负的恒定电流和恒定功率成分，即被处理成无功电源，可能导致系统仿真稳定水平大幅度提高，影响极限运行方式仿真计算的可信度。 1.3.2综合负荷模型（SLM）220kVP+jQ110kV等值静态负荷U·配电网等值阻抗等值电动机配网无功补偿RD+jXDUL·PL+jQL35kV虚拟低压母线 II.在线综合建模系统 2.1建模策略（1）分类（2）在线（3）综合（4）实用 分类。如果每个负荷节点都要建立不同的负荷参数，则不管是负荷建模还是应用于计算，都是不现实的。但如果全网所有负荷节点都采用相同的负荷参数，虽然简单，却不符合实际。因此，提出分类确定负荷参数。 也就是将220kV变电站按照其性质进行分类，认为每一类负荷节点的特性大致相同，可以采用同一种参数。一般来说，分为3～4类是合适的，那么全系统就是3～4种负荷参数。这样，既避免了每个负荷节点采用不同参数带来的过分繁琐，又避免了所有负荷节点都采用相同参数带来的过分粗略。 在线。如果对于负荷进行一次建模工作后，就想一劳永逸，是不符合电力负荷实际情况的。当然，实际系统结构和负荷构成的变化也是逐步的、缓慢的。因此，本项目提出在线调用各种数据、在线分析负荷构成、在线分类、在线确定参数，从而进行负荷建模定期（比如按照季节）更新，达到负荷建模长效动态管理的目的。 综合。这里的“综合”，包括综合运用各种建模方法、综合利用各种数据来源两个涵义。一方面，以往进行负荷建模时数据来源大都单一。而目前拥有SCADA系统、故障信息系统、WAMS系统、负控系统等。所以提出充分地、综合地利用现有的各种数据，开展负荷建模工作。 另一方面，从负荷建模的方法来看，目前已经形成了三种方法，即统计综合法、总体测辨法和故障仿真法。由于很难对每一个节点都进行统计，也很难对每一个负荷节点都安装测量装置。因此，单一地采用统计综合法或者总体测辨法都是困难的。所以本项目提出综合应用几种方法，汲取各种方法所长加以互补。 2.2建模方法（1）统计综合法（2）总体测辨法（3）故障仿真法（4）综合方法 综合方法的基本步骤（1）根据各节点的日负荷曲线，自动进行各节点负荷构成特征分析，这一步类似统计法（2）采用聚合分类理论，以负荷构成比例、空调比例、小水电比例作为分类指标，对所有负荷节点进行分类 （3）根据重要性和代表性，确定每类负荷节点中的典型节点，每类一般选择2个节点（4）在典型节点安装数据采集装置，深入搞准典型节点的负荷模型参数，参数由基于动态实测的辨识法和基于负控的在线统计综合法共同给出 （5）根据分类情况，将典型负荷节点的参数经过综合后，推广到同类其它负荷节点（6）利用系统测量数据，校核负荷模型及参数，这一步类似故障仿真法 1.负荷分类特征动态负荷比例，但事先难以获得较易获得（1）工业负荷比例（2）空调负荷比例（3）电源比例2.3特征分析与节点分类 日负荷曲线很容易从EMS获得（1）将日负荷曲线划分为4个时间段：低谷、早高峰、平缓和晚高峰（2）确定每个时间段中的典型时间区间（3）求解各典型时间区间负荷功率平均值（4）构造负荷构成的方程式（5）求出各负荷在各时间区间上的比例2.负荷构成分析 具体实施时，采用了实用化的方法：（1）分离出小水电比重较大的特殊类型负荷。（2）收集所有负荷节点的冬季日负荷曲线信息，对负荷节点用电情况进行构成分析，得出该节点的似工业负荷比例。3.负荷节点分类 （3）根据节点的冬季的似工业负荷比例，得到负荷节点的基础分类。（4）进一步分析夏季各节点的负荷变化，尤其是空调负荷情况。（5）修正夏季负荷节点的分类类型。 河南电网负荷站点的分类结果根据河南电网2004年冬季负荷站点日负荷曲线，按照上述方法，分类结果如下表所示。 聚类数目聚类负荷站点编号3类1，4，5，6，7，11，12，15，16，17，18，21，24，26，28，29，31，33，34，35，37，38，44，45，48，49，51，52，54，55，56，57，58，60，61，62，64，65，67，68，69，702，3，8，13，19，20，22，23，25，27，30，32，36，39，40，41，42，43，47，50，53，63，669，10，14，46，594类1，4，5，6，7，11，12，15，16，17，18，21，24，26，28，29，31，33，34，35，37，38，44，45，48，49，51，52，54，55，56，57，58，60，61，62，64，65，67，68，69，702，19，20，22，23，25，27，47，50，663，8，13，30，32，36，39，40，41，42，43，53，639，10，14，46，595类1，4，5，6，7，11，12，15，16，17，18，21，24，26，28，29，31，33，34，35，37，38，44，45，48，49，51，52，54，55，56，57，58，60，61，62，64，65，67，68，69，702，19，20，22，23，25，27，47，50，663，8，13，30，32，36，39，40，41，42，43，53，639，46，5910，14 由运行结果可见，该分类方法既保持了负荷类型的相对稳定性，又能反映负荷类型的适当变化。分类结果与电网实际情况基本吻合。提高了负荷建模的实用性与可行性。 分别在每一类负荷节点中挑选1～3个典型节点安装测量装置（负荷测量装置、PMU、故障录波） 模型误差优化2.4在线总体测辨方法1.基本原理 仅辨识重点参数，其他参数取典型值定子电抗Xs电动机初始负载率KL电动机惯性电动机比例PMP时间常数Tj这样既可以确保模型的可辨识性，又能提高辨识速度2.辨识策略 蚁群优化算法（AntColonyOptionalalgorithm，ACO）3.辨识方法 4.参数搜索范围太大影响准确性和搜索效率太小不能覆盖可能的参数电动机比例PMP：0.1～0.8定子电抗Xs：0.10～0.40初始负载率KL：0.3～0.8惯性时间常数Tj：1.0～4.0 5.流程 6.河南电网实测结果No.Sta.DateY/M/DTimeH./M./S.电动机比例定子电抗初始滑差动态误差1103/02/0918/21/5746.02980.1476860.0108080.2226052203/02/0917/48/2942.46790.1451490.0248380.0293063303/02/0920/04/0541.48500.1467030.0182860.4175984303/02/0920/12/4545.49490.1459200.0144740.1273935303/02/0920/18/3243.11960.1527420.0169170.3570936303/02/0920/24/1542.18150.1813480.0502110.1200007303/02/0921/37/3641.75240.1910510.0164730.1160768303/02/0922/33/3043.45160.1542110.0127720.2208459303/02/0922/56/5146.00230.1937300.0093810.07366610403/02/0918/32/4143.94410.1991960.0197580.037302 11503/02/0922/33/5840.17210.2050710.0587580.06225112603/02/0916/51/2837.58380.2125200.0448420.02143613603/02/0917/38/5736.58450.2016240.0208040.00024114603/02/0918/26/2741.56800.2196660.0407500.04039515603/02/0918/53/2337.31110.1455150.0348760.00069416703/02/0916/53/0445.18760.1554280.0195770.44959517703/02/0920/08/2131.48730.1625040.0326400.11822118703/02/0920/37/2941.07730.1730690.0220190.33162319803/02/0918/53/3242.47920.1587470.0107490.84947120803/02/0919/31/1146.57800.1536330.0165070.38619921803/02/0919/45/5544.80780.1450490.0139480.200895平均值41.94120.1709790.0242570.199186 电动机比例比较稳定，同一个站点异步电动机的比例比较接近，但不同站点之间还是存在一定差异的，比如计山异步电动机比例的平均值为43.36％，而商丘为38.26％。八个站点的总平均值为41.94％，比目前计算中使用的50％～65％的比例要小。这表明目前使用的电动机比例偏大，可以进一步减少，以提高输送容量；结果表明 对于电动机的定子电抗，辨识结果在0.145～0.22之间，平均值为0.171，比电科院新推荐的典型值0.18稍小，比以前使用的0.295更是小得多。 等效定子电抗由两部分组成，即异步电动机本身的定子电抗和配电网（含变压器）的等值电抗。异步电动机本身定子电抗的典型值为0.12，而配电网的等值电抗在考虑到目前配电网结构有了较大改善后，电科院经聚合处理后建议配电线路等值电抗取0.06，两者相加即得电科院的推荐值0.18。等效定子电抗之所以下降的可能原因包括：一是目前各电网不断采用定子电抗较小的新型电动机，二是原来配电网供电范围大线路长，而目前配电网经过改造后供电半径小线路短，三是配电网的补偿电容会使等效定子电抗下降； 初始滑差的辨识结果相对来说分散性较大，在0.009～0.06之间，但都在合理的范围之内，平均值为0.024，也是比较符合实际情况的；将河南负荷节点分为3类，分别套用。 常规统计综合法的缺点：同时率的问题实际负荷情况可能发生变化花费大量的人力物力2.5在线统计综合方法 1.基本原理 采取抽样调查方法对典型用户的用电情况进行调查，获得用户电动机比例确定用户负荷模型收集负控数据将典型负荷的电动机比例，通过负控功率比例作为权系数，采用综合加权求和方法，获得低电压等级下的电动机比例2.基本步骤 根据负荷类型，电动机参数采用典型值，将低电压等级模型考虑输电线路向110kV归算，获得该线路的负荷参数将110kV主变下的各条线路再一次根据功率加权综合，获得主变的综合参数 简化处理抽样调查，而不是全部调查用户分为2类，即工业负荷、非工业负荷将用电设备类型简化，最少时划分为2类3.调查统计 安兜变底层用户电动机比例表工业负荷非工业负荷夏季冬季一般夏季冬季一般工作日03点至05点0.739170.716170.738320.2851760.1214380.12143809点至11点0.739670.716580.731800.7118620.1927660.19528720点至22点0.773140.752710.770310.4809000.1878170.189127休息日03点至05点0.767460.744860.766960.2851880.1214380.12143809点至11点0.790280.764770.782770.6618570.1957540.19707720点至22点0.786100.769930.779470.4809090.1878170.1895184.实际应用结果 对于工业负荷而言，在各种运行状况下的电动机比例基本接近(72%～79%)对于非工业负荷而言，夏季电动机比例大，而且不平稳 季节日类型时段PMP％RsXsKLTj冬季工作日03点至05点24.600.00070.13100.46642.003209点至11点28.460.00120.14530.46141.984820点至22点26.690.00170.14500.46231.9842休息日03点至05点23.310.00050.12840.46642.000509点至11点28.130.00130.13800.46482.000020点至22点24.840.00110.13430.46521.9972一般工作日03点至05点28.830.00070.13160.46612.002409点至11点31.460.00180.14450.46081.981320点至22点29.140.00220.14420.45771.9624休息日03点至05点27.780.00070.13110.46602.001909点至11点30.690.00140.13990.46321.992320点至22点27.760.00110.13600.46331.9860夏季工作日03点至05点36.820.00100.13550.46511.997809点至11点69.210.00340.17490.45051.927620点至22点51.770.00250.15490.45701.9564休息日03点至05点38.330.00100.13580.46441.993909点至11点66.340.00260.16340.45351.936820点至22点51.170.00190.14790.45811.9551 2.62种方法结果比较Ⅱ/Ⅲ类负荷PMPXsKLTj辨识法春秋季平均值30.81%0.180.472.03统计法春秋季平均值29.28%0.140.461.99 在线统计综合法与在线总体测辨法所得到的PMP、KL、Tj相当接近在线统计综合法所得的Xs比在线总体测辨法所得的Xs小一些，原因？ III.直接考虑配电网的综合负荷模型（SLM） 中国电力科学研究院提出了一种新的负荷模型结构，即直接考虑配电网支路的综合负荷模型－SLM。3.1模型与参数 模型参数配电网：电阻RD，电抗XD电动机：PMP，Tj，XS，XM，Rr，Xr，KL，AB，C，Tdo’静态负荷：pv，qv电容补偿：C 1.方法与步骤简化负荷模型：电容补偿并入静态负荷将负荷模型线性化采用拉氏传递函数法分析所得线性化模型的可辨识性再分析原来模型参数的可辨识性3.2可辨识性分析 2.可辨识性分析结论XD、RD都未知除T’以外，其他参数均不可唯一辨识。XD、RD已知其一RD，XD，M，T’，C，X，X’，Ps0，Qs0，Tm0，全部可以唯一辨识。 XD/RD已知参数唯一可辨识Xs已知参数唯一可辨识 1.方法与步骤可辨识性分析表明：一次性全部辨识所有参数是不唯一的3个参数XD，RD，Xs已知其中之一，则参数可以唯一辨识或者已知其间的一个条件，则参数也可以唯一辨识3.3简化SLM的参数辨识 （1）RD+jXD用统计综合法确定或者取典型值，辨识其它关键参数（2）Xs用统计综合法确定或者取典型值，辨识其它关键参数（3）Xs+XD用统计综合法确定或者取典型值，辨识其它关键参数（4）XD/RD用统计综合法确定或者取典型值，辨识其它关键参数XD和RD随着配电长短变化较大，但其比例和XD/RD变化较小，或者说在相同电压等级情况下是相对固定的。 IEEE-9节点系统结构图2.仿真算例 仿真步骤该系统中包括A、B、C三个负荷节点从A、B、C三节点的负荷中选取A、C节点负荷作为待辨识负荷，并设定它们的模型参数 在节点A、C以外的节点或输电线路上设定故障，并且测量各待辨识负荷节点的负荷电压及负荷吸收的有功和无功的扰动曲线。辨识测得的扰动数据得到负荷模型，并将辨识的负荷模型和原先设定的负荷模型进行比较。 图4-2B点三相短路故障持续0.2s时节点A负荷的准确数据 参数名称PMP(%)XDXSKL节点A参数精确值60.000.0850.120.648故障一时节点A参数辨识值57.640.08720.11080.6730故障二时节点A参数辨识值63.250.09340.11520.6389节点C参数精确值40.000.0850.120.648故障一时节点C参数辨识值39.210.08680.11790.6422故障二时节点C参数辨识值41.790.08820.11440.6169RD已知、XD未知时，参数辨识结果 参数名称PMP(%)RDXDXSKL节点A参数精确值60.000.350.0850.120.648故障一时节点A参数辨识值20.710.2526890.0852150.1214670.538082故障二时节点A参数辨识值20.720.2903540.0897810.1409500.563627节点C参数精确值40.000.350.0850.120.648故障一时节点C参数辨识值20.710.24110.0736030.1226000.579170故障二时节点C参数辨识值20.720.23160.0858650.1411730.585980RD、XD未知时，参数辨识结果 图拟合曲线实测曲线模型拟合曲线 图4-4B点发生故障二，A点负荷参数RD未知XD未知，辨识参数PMP，RD，XD，XS，KL时的拟合曲线实测曲线模型拟合曲线 参数名称PMP(%)XDXSKL节点A参数精确值60.000.0850.120.648故障一时节点A参数辨识值54.650.07290.12540.6605故障二时节点A参数辨识值62.460.06900.13760.6573节点C参数精确值40.000.0850.120.648故障一时节点C参数辨识值37.790.07600.12010.6438故障二时节点C参数辨识值40.060.07040.130300.6250RD、XD未知但XD/RD=4.118已知时，参数辨识结果 已知XD＋Xs=0.205时，参数辨识结果参数名称PMP(%)XDXSKL节点A参数精确值60.000.350.0850.648故障一时节点A参数辨识值57.030.32190.09050.6818故障二时节点A参数辨识值64.170.28980.08090.6893节点C参数精确值40.000.350.0850.648故障一时节点C参数辨识值39.870.35080.09280.6576故障二时节点C参数辨识值41.290.32170.09370.6353 拟合曲线实测曲线模型拟合曲线 结论当RD和XD已知其一时，待辨识参数的和精确值之间的误差较小，曲线的拟合效果较好。当RD和XD都未知时，待辨识参数的和精确值之间的误差较大，曲线的拟合效果较差。 已知RD/XD时，表中各参数的辨识值与精确值之间都是比较接近的，模型的计算曲线与实测曲线的拟合程度也很高，这表明参数可辨识。已知Xs+XD时，表中各参数的辨识值与精确值之间都是比较接近的，模型的计算曲线与实测曲线的拟合程度也很高，这表明参数可辨识。 河南电网湖北电网西北电网3.工程实例 SLM模型和CLM模型的拟合曲线实测曲线SLM模型拟合曲线CLM模型拟合曲线河南电网 湖北电网SLM和CLM对比扰动记录Error（SLM）Error（CLM）扰动记录Error（SLM）Error（CLM）0200020804081243130.02250.04630200020804080318590.00950.00810100020804081932150.00990.01000200020804080425500.01950.01560100020804081932210.01460.01350200020804100444480.00160.00170200020804081932150.00990.01000100020804080209370.00320.00310100020804100444480.00160.00170100020804080309120.01310.01170200020804080209370.00320.00310100020804080318590.00950.00810200020804080309120.01310.0117平均0.01080.01140100020804080425500.01960.0156 黑色实线：测量值红色虚线：CLM仿真值蓝色点划线：SLM仿真值 a.SLMb.CLM西北电网 动态曲线表明，和CLM相比，SLM具有较高的拟合精度。这进一步说明了综合负荷模型结构的合理性。 3.4完整SLM的参数辨识完整SLM的模型方程完整SLM的辨识策略完整SLM的初始化计算完整SLM的辨识过程仿真算例工程实例 1.完整SLM的模型方程图3-1模型结构配电网支路、ZIP部分以及电动机部分的模型方程和第2章相同补偿电容器部分220kVP+jQ110kVZIPU·MCRD+jXDUL·PL+jQL35kV 2.完整SLM的辨识策略只辨识重点参数，其他参数采用推荐值重点参数搜索范围：0.1～0.8；：0.1～0.2；：0.3～0.8；：0～0.06；：0～1.0；K=10～20定值。 3.完整SLM的初始化计算计算虚拟母线上的UL0、PL0和QL0；计算PM0、QM0，进而求得PS0、QS0；确定补偿电容器的容抗XC0；图3-2MZIPC模型简化图 由图可知：(3-1)若给定PFS则有(3-2)(3-3)(3-4) 求初始状态量，，。(3-4)(3-5)至此初始化完成其中 求静态负荷功率，；4.完整SLM的辨识过程计算虚拟母线上，，；初始化计算得到，，，，，；解微分方程得，，，以及，；(3-6)(3-7) 求配网支路功率；(3-8)(3-9)确定目标函数；蚁群优化得到MZIPC模型参数。 5.仿真算例图3-3IEEE9节点系统结构图 线路号PMPXS(p.u.)KLXD(p.u.)ZpIp6-40.60910.12840.47760.03490.41650.29256-90.60920.12790.47830.03500.41640.29238-90.62300.12650.47290.03490.41490.2928真值0.60000.12000.46800.04000.40000.3000线路号PpZqIqPqXC(p.u.)Error6-40.29100.51560.29260.19182.54410.34556-90.29120.51530.29260.19202.54790.25918-90.29230.51440.29290.19272.51730.5311真值0.30000.50000.30000.20002.4738参数辨识结果 线路号模型Error6-4简化SLM0.4911完整SLM0.34556-9简化SLM0.3063完整SLM0.25918-9简化SLM0.6734完整SLM0.5311误差对比 动态曲线粗实线－实测细实线－完整SLM虚线－简化SLM 西北电网马营变6.工程实例扰动号PMPXS(p.u.)KLXD(p.u.)ZpIp10.51340.16250.45450.04260.87170.056520.57660.16290.47750.04310.87630.059830.51350.16250.45550.04260.87210.056540.57030.16290.47510.04310.87500.0588扰动号PpZqIqPqXC(p.u.)Error10.07180.87720.07480.04801.72620.256520.06390.86760.08250.04991.72030.285630.07140.87710.07510.04781.42700.25240.06630.86950.08160.04891.77610.2786 动态曲线粗实线－实测细实线－完整SLM虚线－简化SLM 由结果可见算例中辨识所得参数与真值相当接近实例中完整SLM的参数辨识结果比较平稳完整SLM的拟合效果明显好于简化SLM IV.广义负荷建模 广义负荷的定义：包含有电源、但依然以负荷为主的区域被称之为广义电力负荷（可以简称为广义负荷），负荷为主意味着纯负荷明显大于电源、总的功率由外部供给。4.1定义 电厂容量在实际负荷中所占比重电厂离负荷母线距离当电厂容量大而且较近时，同步发电机就会对广义负荷特性产生较大影响，原有的经典模型就不能准确地描述实际负荷的动态特性4.2影响因素 4.3模型结构P+jQ110kV等值静态负荷U·等值电动机配网无功补偿～等值发电机220kV35kV220kVP+jQ110kV等值静态负荷U·配电网等值阻抗等值电动机配网无功补偿RD+jXDUL·PL+jQL35kV虚拟低压母线等值发电机～ 单一方法难以确定所有参数；统计综合（或者理论等值）方法确定线路和发电机参数；总体测辨方法确定负荷参数；4.4参数确定方法 广义负荷模型的可辨识性；获得明确结论；4.5参数可辨识性 数据编号GLM误差CLM误差010102060817171806——0101020611121805090.0152000.0289830101020611172258170.0205310.0501430101020611172319270.0208770.0370460101020611172331410.0077330.027792010102070422075940——0101020705241700150.0364880.086017010102070528181646——5.实际应用结果福建兰田变 广义负荷拟合曲线实线―实测蓝色―GLM红色―CLM V.包含空调的电力负荷建模 实验室实测：分体式房间空调器，型号KFR-120LW/S5.1单台空调负荷 正常扰动阶段，有功波动小，无功波动大电压低于0.6p.u.时，停机当电压恢复到187V后再经过3～5秒空调可重新启动，空调启动时电流冲击倍数可达5～10倍，在0.3～0.5秒之内平息 采用机理模型纯电动机负荷模型综合电动机负荷模型参数PMPXsKL纯电动机模型1.00.0590.855综合负荷模型0.9430.0870.312 黑色－实测曲线(b)兰色－纯电动机模型(c)红色－电动机综合模型 空调负荷一般不能够采用纯电动机来描述，而应该采用电动机综合负荷模型来描述。电动机综合负荷模型中，电动机比例较高，静态成分比例较小。 由于难以进行实际空调群的试验，通过仿真方法获得各种数据，分析空调群的总体特性5.2空调群负荷的特性与建模 电压等级越高，冲击越大空调同时启动，冲击最大 确定空调负荷比例K%在正常扰动下，采用综合电动机负荷模型空调停机后，K%的空调负荷功率为0，剩余（100-K）%的负荷，采用恒定阻抗5.3空调负荷建模基本步骤 空调重启动时，K%的空调负荷采用冲击模型接入系统；其余（100-K）%恢复采用经典的综合电动机负荷模型。空调启动以后，恢复综合电动机负荷模型 地理分区（山区、沿海等）分别统计属于山区和沿海的Ⅰ～Ⅳ类负荷节点，以及这些节点所属的地级行政区计算出某一地理区域每一类负荷节点上，空调负荷与日最高温度的关系曲线5.4空调负荷比例的确定 计算某一地理区域每一类负荷节点的综合负荷曲线结合最大最小负荷，分别计算出某一地理区域每一类负荷的空调负荷比例 地区节点类型起始温度℃起始负荷MW饱和温度℃饱和负荷MW最大空调负荷MW空调负荷增加率MW/℃空调负荷相对增加率%/℃最大空调负荷比例K%厦门I类234603660014010.771.8023.3II类23.558036.580022016.922.1227.5III类2311036200906.923.4645福州I类25100039150050035.712.3833.3II类2360038100040026.72.6740III类232003940020012.53.1350泉州I类24120036143023019.171.3416.1II类245803774016012.31.6621.6III类243203650018015336莆田III类233203748016011.422.3833漳州I类2414038180402.851.5822.2II类242603842016011.432.7238.1沿海I类232800373710910651.7524.5II类23202037296094067.12.2731.8III类23950371580630452.8539.95.5实际应用结果 Ⅰ类负荷的空调比例最小，而Ⅲ类负荷中空调比例最大 VI.电动机综合模型的转换 6.1研究背景统计综合法中10kV低压侧统计后向高压侧折算；总体测辨法中220-110kV测量与应用侧不一致静态模型已经有转换公式电动机并联纯电容经过纯电感有公式一般认为低压侧转换到高压侧时电动机比例会降低 6.2模型结构负荷采用M+Z（不是纯电容）电动机采用3阶机电暂态模型线路采用恒定阻抗（不是纯电感） 6.3低压侧向高压侧转换不改变原模型结构，只需对部分参数进行适当的调整电动机定子侧阻抗以及惯性时间常数发生了变化，但转子侧阻抗以及激磁电抗并没有变化 6.4高压侧向低压侧转换给定低压侧模型参数初值；计算出m1，m2，m3；高压侧模型（设为HVM1）参数已知，相减可得出新的低压侧负荷模型（设为LVM）参数；再次计算出LVM相应的高压侧负荷模型（设为HVM2）；比较HVM1与HVM2，如果前后两次的参数变化小于给定的误差，计算停止，LVM则为所求的低压侧负荷模型。否则，返回（2）继续迭代。 近似情况下（静态负荷阻抗大大于配电线路阻抗），将配电网阻抗直接并入电动机定子阻抗静态阻抗6.5近似分析 可见转换前后动态响应曲线非常吻合6.6仿真算例1.节点计算结果 定性分析和实际计算都表明：电动机比例从低压侧折算到高压侧一般来说降低，但也有可能上升，究竟是降低还是上升与运行条件有关。这一点在以前的文献中并没有认识到。静态负荷电抗为负（容性）时一般降低，说明前面的定性分析是正确的。但当静态负荷电抗为正（感性）时反而上升。 2.系统计算结果 可见转换前后动态响应曲线非常吻合 负荷参数PMPXss0Tj类型Ⅰ（低压侧）精确春秋季平均值0.2900.22170.02962.5042夏季平均值0.2990.22660.03072.494冬季平均值0.30630.23770.03392.447全年平均值0.29730.22680.03082.49类型Ⅰ（低压侧）简化春秋季平均值0.2920.22040.02932.4996夏季平均值0.29660.2270.03072.4957冬季平均值0.30370.2380.03352.4424全年平均值0.29640.22690.03072.48856.7实际应用结果新疆电网 负荷参数PMPXss0Tj类型Ⅱ（低压侧）精确春季平均值0.47830.2190.03542.507夏季平均值0.26730.20850.02762.294全年平均值0.29480.20980.02492.236类型Ⅱ（低压侧）简化春季平均值0.47280.21980.03482.5021夏季平均值0.26670.20910.02752.2931全年平均值0.29280.21050.02832.3188 负荷参数PMPXss0Tj类型Ⅲ（低压侧）精确春秋季平均值0.26180.22220.02832.5167夏季平均值0.23460.22010.03012.536冬季平均值0.25090.23910.0312.529全年平均值0.26450.22470.02942.526类型Ⅲ（低压侧）简化春秋季平均值0.28970.2230.02822.5165夏季平均值0.23420.22040.03012.5363冬季平均值0.25040.23930.0312.5294全年平均值0.26370.22520.02932.5259 电动机综合负荷模型从高压侧折算到低压侧以后电动机比例有所增大，这与一般理解是一致的；定子电抗有所降低，这是由于扣除主变串连支路的原因；初始滑差基本保持不变；惯性时间常数略有增加。 VII.考虑频率特性的负荷建模 6-1频率特性频率特性对低频减载、低频振荡、暂态稳定影响大一般地区频率变化很小，但部分地区变化较大负荷功率随频率变化的特性称之为负荷的频率特性，分为动态特性和静态特性先提出线性动态特性模型，再由线性动态模型获得静态频率特性考虑频率特性的电动机综合模型 6.2考虑频率变化的综合负荷模型配电网电容补偿ZIP静态负荷 电动机 6.3考虑频率变化的线性动态模型线性动态模型的输入变量为△U、△f，输出变量为△P、△Q。传递函数 参数的最小二乘法辨识离散差分方程待辨识参数向量 写成矩阵形式：其中则有待辨识参数的估计值 由线性动态模型确定静态参数令离散传递函数中的z=1可得静态特征参数其中 由上面的推导可见：由线性动态模型可以很方便地获得静态特征系数。计算公式非常简单，几乎不增加多少计算量。大大增强了负荷在线测辨功能，可以同时获得动态模型与静态模型。另外线性动态模型方程的方程结构是统一的，与具体的负荷组成无关，因此，线性动态模型具有使用上的方便性与通用性。 新疆频率变化有时较大实测电压和频率6.4工程实例 采用SLM－考虑频率与否的比较表1静态特征系数puqupfqfErrorNF0.96300.9950--0.0024YF0.57302.37400.5270-2.94400.0017表2电动机重点参数PMPXS(p.u.)KLRD(p.u.)XD(p.u.)ErrorNF0.17630.15630.78210.00220.04480.0054YF0.17970.15480.75500.00180.03590.0036 采用线性动态模型－模型阶次比较 由实测数据获得整体静态特征系数静态系数pvqvpfqf北京变1.00390.2860-0.5469-2.2875鲤鱼山变0.57272.37400.5268-2.9443 考虑频率与否的比较三阶线动模型三阶电动机模型两种模型的比较 可见线性动态模型采用三阶较好考虑频率变化的结果略好于不考虑频率变化三阶线性动态模型的动态响应略好于三阶电动机综合负荷模型 IIX.国内外电网负荷模型及参数 负荷类型功率因数pupfquqf民用夏季0.91.22.90.8-2.2民用冬季0.991.53.21.0-1.5商业夏季0.850.993.51.2-1.6商业冬季0.91.33.11.5-1.1工业0.850.186.02.61.6电厂厂用电0.80.11.62.91.88.1国外电网负荷模型参数各类负荷的特征系数 部分公司的有功电压特征系数pu公司名称居民负荷商业负荷公司名称居民负荷商业负荷美国电力公司AEP10.800.78康林摩（Consumers）电力公司0.831.38美国电力公司AEP20.900.86圣地亚哥天然气和电力公司1.140.08 加拿大OntarioHydro的ZIP模型参数有　功无　功区域Pp(%)PI(%)PZ(%)QP(%)QI(%)QZ(%)1119.2458.8021.9645.32-174.71229.391234.0252.6013.3839.04-148.46209.431316.7461.3021.9649.52-189.74240.211415.0362.1522.8250.52-193.68243.161511.7065.9722.3357.15-217.23260.081614.0867.8318.0962.33-233.85271.512122.1965.5912.2161.39-227.91266.522225.2161.1713.6353.29-199.55246.26236.0475.8018.1675.67-281.59305.922414.9069.0416.0665.33-243.69278.36253.7775.7820.4574.54-278.52303.98263.7780.1616.0783.99-310.39326.403183.2123.57-6.790.000.00100.003282.5724.16-6.730.96-3.46102.503377.3128.99-6.318.86-31.91123.043583.2123.57-6.790.000.00100.003683.2123.57-6.790.000.00100.0099100.000.000.00100.000.000.0041100.000.000.00100.000.000.0042100.000.000.00100.000.000.00131.1358.0310.8349.37-184.30234.93 IEEE负荷建模工作组推荐的电动机模型参数负荷类型模型参数Rs/puxs0/puxm/puRr/puxr0/puABTj/sLFm/puIEEE-1（工业小电动机）0.03100.10003.20000.01800.18001.001.40000.6000IEEE-2（工业大电动机）0.01300.06703.80000.00900.17001.003.00000.8000IEEE-3（水泵）0.01300.14002.40000.00900.12001.001.60000.7000IEEE-4（厂用电）0.01300.14002.40000.00900.12001.003.00000.7000IEEE-5（民用综合电机）0.07700.10702.22000.07900.09801.001.48000.4600IEEE-6（民用和工业综合电动机）0.03500.09402.80000.04800.16301.001.86000.6000IEEE-7（空调综合电动机）0.06400.09102.23000.05900.07100.200.68000.8000 8.2我国电网负荷模型及参数2004年国家电网公司负荷模型研究工作组对目前我国各电网负荷模型应用和研究现状进行了调查,表F-9是各电网目前采用的负荷模型,表F-10是目前采用的典型综合电动机参数。 我国各区域电网稳定计算中所采用的负荷模型电网名称调度部门规划部门东北50%恒定阻抗+50%电动机采用表2中I型电动机参数40%恒定阻抗+60%恒定功率计及负荷的频率特性（1.8,-2.0）华北40%恒定阻抗+60%恒定功率不考虑负荷频率特性40%恒定阻抗+60%恒定功率不考虑负荷频率特性山东40%恒定阻抗+60%恒定功率不计负荷频率特性40%恒定阻抗+60%恒定功率计及负荷频率特性（1.2,-2.0）华中河南、江西:50%恒定阻抗+50%电动机湖北、湖南:35%恒定阻抗+65%电动机均采用表2中I型电动机参数40%恒定阻抗+60%恒定功率计及负荷频率特性（1.8,-2.0）川渝60%恒定阻抗+40%电动机采用表2中I型电动机参数40%恒定阻抗+60%恒定功率不考虑负荷频率特性西北发电机机端:40%恒定阻抗+60%电动机变电站:80%恒定阻抗+20%电动机采用表2中I型电动机参数20%恒定阻抗+60%恒定功率+20%电动机采用表2中II型电动机参数华东40%恒定阻抗+60%恒定功率不考虑负荷的频率特性40%恒定阻抗+60%恒定功率不考虑负荷的频率特性福建60%恒定阻抗+40%恒定功率不考虑负荷的频率特性40%恒定阻抗+60%恒定功率不考虑负荷的频率特性南方广西、广东、贵州:30%恒定阻抗+40%恒定电流+30%恒定功率云南:30%恒定阻抗+30%恒定电流+40%恒定功率香港:40%恒定阻抗+60%恒定功率计及负荷频率特性广东、香港:（1.8,-2.0）广西、贵州、云南:（1.2,-2.0）广西、广东、贵州:30%恒定阻抗+40%恒定电流+30%恒定功率云南:30%恒定阻抗+30%恒定电流+40%恒定功率香港:40%恒定阻抗+60%恒定功率计及负荷的频率特性广东、香港:（1.8,-2.0）广西、贵州、云南:（1.2,-2.0） 我国电网采用的电动机负荷参数RsXsXmRrRrTjPS0I型电动机00.2953.4970.020.122.00.152.00.0116II型电动机0.0130.113.00.0120.122.00.152.00.011注：　　　　　　　　　　　，KL由程序自动计算；　为与转速无功的阻力矩系数；P为与转速有关的阻力矩方次；S0—异步电动机初始滑差。 东北电网于2004年3月、2005年3月分别进行2次三相短路试验在短路试验基础上获得了新的电动机模型参数，正在推广，但需要结合各电网实际情况。中国版BPA程序采用PSASP程序采用东北电网短路试验 西北电网在2007年4月进行了2次大扰动试验,包括无故障跳线、切机、单相瞬时短路等,正在据此进行负荷建模等工作。西北电网短路试验 定子电抗我国原来典型值：0.295我国目前典型值：0.18河南：0.15～0.22之间，平均值为0.171某电网：定子电抗一般在0.09～0.12，定子和转子电抗之和一般在0.19～0.25配电网阻抗：0.061（不计及110kV线路阻抗）和0.085（计及110kV线路阻抗） 负载率典型值：0.55目前：有增大的趋势，逐渐向国外靠拢IEEE推荐：一般为0.6～0.8 第5讲结束!'