基于事故仿真的负荷模型对南方电网动态稳定性的影响研究

分析了目前国内外调度机构在进行电网仿真计算时采用的经典负荷模型类型,并对南方电网自2010年以来发生的4起典型事故进行了深入分析,对利用4种不同负荷模型(ZIP、50%电动机+50%恒阻抗、60%电动机+40%恒阻抗、50%电动机+50%ZIP负荷模型)进行事故仿真的结果与实际结果进行对比,发现ZIP负荷模型与60%电动机+40%恒阻抗负荷模型的仿真结果接近实际,更为适用于南方电网动稳问题分析计算,而50%电动机+50%ZIP模型,由于电动机占比过大与实际负荷情况不符,仿真结果比实际明显偏严厉,有较大差别。而50%电动机+50%恒阻抗负荷模型略为偏乐观。建议在南方电网日常动稳问题分析计算中采用ZIP负荷模型或60%电动机+40%恒阻抗负荷模型,并持续进行事故仿真,进一步完善负荷模型的经验分析与总结。     

配网侧接入电源对负荷建模的影响

研究了配网侧接入电源对负荷建模的影响.发现当配网侧电源的发电容量逐渐增大时,原有的感应电动机并联恒阻抗、恒电流、恒功率(ZIP)模型的负荷模型将不再能很好地反映该区域的负荷特性,进而提出了一种新的负荷模型结构--异步发电机并联ZIP模型.通过仿真计算,验证了该新负荷模型的有效性,并进一步统一了上述2种负荷模型,称为异步机并联ZIP负荷模型.     

计及配电网阻抗和无功补偿的完整综合负荷模型的参数辨识

为了直接描述配电网的作用,中国电力科学研究院提出了综合负荷模型(synthetic load model,SLM)。其中需要辨识的参数较多,所以往往将电容补偿并入恒定阻抗,经常采用的是电动机并联恒定阻抗的简化SLM模型。然而,通过辨识获得的简化SLM模型可能会引起分析和计算中的一些不合理问题。针对计及配电网阻抗、电动机、静态负荷(ZIP)方程,提出参数辨识方法,包括辨识策略、初始化计算过程和无功补偿的完整SLM模型,给出考虑频率影响的模型以及辨识过程。通过仿真算例和应用实例,验证该方法的有效性。     

综合负荷模型参数的简化辨识策略

研究了ZIP负荷模型与感应电动机相并联的综合负荷模型参数的简化辨识策略。基于对负荷模型参数的灵敏度分析并结合我国配电网的实际特点,提出了固定负荷模型的大部分参数、仅辨识灵敏度最大参数的简化辨识策略。对负荷实测曲线的分析表明,基于该策略建立的负荷模型对负荷动态特性具有较强的解释能力。文末指出,进一步进行简化综合负荷模型参数研究的重点在于负荷模型的不唯一性对模型外推特性的影响以及从系统仿真的角度研究多值负荷模型之间的等价性。     

含负荷模型的次同步谐振分析

首先推导了同步电机dq坐标系下的5阶感应电动机动态方程,此方程能够与含电磁暂态的次同步谐振分析的同步电机及网络方程接口。同时分别推导了5阶感应电动机及恒阻抗(Z)、恒电流(I)、恒功率(P)等负荷模型线性化方程。应用IEEE第一标准模型建立了包含上述负荷的次同步谐振分析的线性化模型,分析了ZIP等静态负荷以及感应电动机与恒阻抗构成的综合负荷对扭振模态阻尼特性的影响。分析结果表明,上述不同负荷模型导致了不同的扭振模态失稳,不考虑负荷模型的分析结果可能过于乐观,也不能找到一种负荷模型确保分析结果保守。     

一种新的简化负荷模型结构

好的负荷模型需要反映负荷的本质特征,并能够精确地仿真实测曲线.从系统辨识的角度来看,负荷模型是变电站大量电能消耗元件的一个等值模型,同时负荷模型具有参数不唯一的特点,这就使得简化负荷模型的辨识成为可能,负荷模型的简化辨识也会为工程实际应用带来方便.采用了ZIP负荷模型加感应电动机的综合负荷模型,针对我国配电网的特点,从参数灵敏度的角度出发,提出了将灵敏度小的感应电动机参数部分固定,仅辨识灵敏度较大参数的方法,并用残差分析指标对简化后的负荷模型的准确性加以验证,证明了简化模型参数的可行性,并为进一步研究辨识参数简化后的模型的统计学规律奠定了基础.     

综合负荷模型动静负荷比例的在线辨识

综合负荷模型是现代电力系统机电暂态仿真中常用的一种负荷模型,动静负荷比例的准确性将直接影响到仿真结果的正确性。在基于PMU量测的电力系统主导动态参数在线辨识方法的基础上,针对恒阻抗和感应电动机并联组成的综合负荷模型,采用Volterra级数模型和模式识别方法研究了动静负荷比例的在线快速辨识方法,并通过离线仿真给出感应电动机模型几个重要参数在典型值周围的合理变化范围。用该方法对两组不同典型参数下某省网系统进行仿真,验证了该方法的有效性;不同故障点和故障类型的仿真结果验证了该方法具有普遍适用性,同时给出了动静负荷比例辨识的正确率与动静负荷比例分档间隔的关系。     

负荷特性对特高压紧急直流功率支援的影响

采用互补群能量壁垒/扩展等面积准则分析多机系统中特高压直流紧急直流功率支援(EDCPS)提高暂态稳定性的机理,研究了大扰动下恒阻抗—恒电流—恒功率(ZIP)静态负荷模型、感应电动机(IM)负荷模型对特高压EDCPS效果的影响,深入分析了送、受端网区ZIP静态负荷模型中不同比例的恒功率有功负荷、恒电流有功负荷、恒阻抗有功负荷及其不同比例感应电动机动态负荷对特高压EDCPS策略的影响。研究表明,大扰动下IM比ZIP负荷吸收更多有功。送、受端IM负荷对大扰动后EDCPS下的功角稳定性影响是相反的,送端改善其支援效果而受端则恶化其效果;至于全网采用综合模型后相对于ZIP模型对功角的影响,要衡量送、受端网区负荷量的大小,若送端负荷小于受端负荷则恶化支援下的功角稳定性,需适当增大直流提升量或适时提前投入功率支援。     

不同静态负荷模型对电力系统暂态稳定性影响分析

随着电网复杂程度不断提升，人们对其安全稳定性越来越重视。负荷模型的正确选取与电网安全稳定性密切相关。本文以静态负荷模型为研究对象，选取感应电动机并联ZIP负荷的经典负荷模型，并利用IEEE 3机9节点系统进行了仿真。通过设置三种不同的静态负荷模型，在三相短路故障发生时得到它们对电力系统暂态稳定性的影响结果并进行了分析。仿真结果表明，恒功率模型与恒阻抗模型相比，恒功率模型的波动范围更小、安全性更强、稳定性更优，因此应当谨慎正确地选取静态负荷模型。     

考虑低压释放特性的双机综合负荷模型参数识别策略研究

首先介绍了考虑低压释放特性的综合负荷模型,然后从电动机聚类和实际负荷类型两方面分析了双机和单机模型各自的适用情况。通过对双机模型轨迹灵敏度分析,得出大电动机和小电动机参数不能一起辨识。从电动机稳定性和低压释放特性分析,提出了固定大电动机参数辨识小电动机参数的辨识策略。仿真算例表明提出的双机参数辨识策略精度较高,能提高参数辨识精度。     

单一综合负荷模型等效负荷群的适用性

采用基于遗传算法的综合负荷模型主导参数辨识方法,分析辨识了放射状、弱互联以及其他几种特殊电网组合形态的主导负荷参数。通过对比原始负荷模型与辨识负荷模型的动态仿真曲线,分析了综合负荷模型对电网负荷群外特性的拟合度及适用范围。仿真表明,当负荷区域中没有发电机时单一综合负荷模型可以近似等效其外特性否则,拟合效果不理想。     

基于分布式光伏和ZIP负荷协同的系统频率控制方法

为挖掘未来高比例可再生能源电力系统中的各种频率调节资源,利用降压节能技术,提出了一种基于分布式光伏和ZIP负荷的“源-荷”协调的频率控制方法。通过ZIP负荷近区光伏的频率-无功下垂控制,实现了并网节点电压调整,间接控制了ZIP负荷的有功消耗,具备本地快速响应特性和灵活调节能力。改进的IEEE 14节点系统仿真算例结果验证了所提方法的有效性和优越性,为提升高比例可再生能源电力系统的频率调控能力提供了一种快速有效方法。     

A Novel Parameter Identification Approach via Hybrid Learning for Aggregate Load Modeling

Parameter identification is the key technology in measurement-based load modeling. A hybrid learning algorithm is proposed to identify parameters for the aggregate load model (ZIP augmented with induction motor). The hybrid learning algorithm combines the genetic algorithm (GA) and the nonlinear Levenberg–Marquardt (L-M) algorithm. It takes advantages of the global search ability of GA and the local search ability of L-M algorithm, which is a more powerful search technique. The proposed algorithm is tested for load parameter identifications using both simulation data and field measurement data. Numerical results illustrate that the hybrid learning algorithm can improve the accuracy and reduce the computation time for load model parameter identifications.      

一种模拟负荷动态恢复特性的连续潮流模型

电力系统电压稳定监视与控制需要准确模拟负荷的电压响应特性。负荷在故障后的动态恢复特性是中长期电压失稳或电压崩溃的直接原因。该文提出一种模拟负荷动态恢复特性的连续潮流模型,将负荷功率的时域恢复特性等效转化为负荷静态电压模型中系数的连续变化。文中分别给出ZIP多项式和幂函数2种负荷模型的系数参数化方法,并推导和给出稳定临界点的灵敏度计算公式。负荷恢复型连续潮流可作为一种新的电压失稳故障识别方法。应用该模型在IEEE118节点系统,结果表明负荷恢复型连续潮流可模拟故障后负荷功率的动态恢复过程,识别失稳故障并给出可供预防控制用的灵敏度信息。     

送端感应电动机负荷无功特性对送出极限的影响

通过分析计及转子电磁暂态的三阶感应电动机负荷模型在定子三相接地过程中的响应,指出位于系统送端的感应电动机负荷的无功倒送特性在一定时段内对系统送端电压有一定的支撑作用。分析了电压支撑作用对系统送出极限的影响。将华北电网典型送端张家口地区实测综合负荷模型(以感应电动机为主)应用于沙岭-昌平线极限切除时间的计算,并与采用不同比例ZIP负荷模型的计算结果进行比较,验证了理论分析的结果。说明张家口地区(送端)负荷模型对系统送出极限的灵敏度很高;动态负荷模型具有静态负荷模型难以模拟的特性。强调了在电网稳定计算中采用动态负荷的必要性,从无功角度研究了负荷模型在暂态稳定计算中的应用,提供了新的思路。     

基于混合整数线性规划的含ZIP负荷有源配电网重构方法

随着分布式电源并网和负荷类型的日益复杂,传统配电网重构模型尚未考虑复杂的综合负荷模型。提出了考虑ZIP综合负荷模型的有源配电网混合整数线性规划方法。在辐射状配电网二阶锥潮流模型的基础上,通过线性回归法将ZIP负荷模型等效为ZP负荷模型,建立基于混合整数二阶锥规划的有源配电网重构模型。通过多面体近似将二阶锥约束进行线性化,建立基于混合整数线性规划的有源配电网重构模型。在三个不同规模配电系统的仿真结果表明,基于混合整数线性规划的有源配电网重构模型精度与基于混合整数二阶锥规划的几乎相同,但优化效率提高了15%~30%,具有较高的优化精度和效率。     

基于模型识别光伏接入配电网线路纵联保护研究

光伏因受外界环境因素影响,输出功率存在间歇性和波动性。分布式光伏系统接入配电网会导致部分线路电流保护误动、拒动和灵敏度下降问题。在分析分布式光伏接入配电网故障特征的基础上,基于参数辨识理论对模型识别纵联保护原理进行改进与优化,提出光伏接入配电网线路保护判据。改进后的模型识别纵联保护方法将线路区外、区内故障均等效为不同的电感电路模型,根据线路故障时内、外部模型误差大小来区分区内、区外故障。通过PSACD/EMTDC仿真验证,该方法有效克服了光伏接入配电网分支电流的影响并且能够快速、准确地动作,从而验证了将模型识别纵联保护原理应用在光伏接入配电网线路保护的正确性和有效性。     

考虑负荷特性的静态电压稳定性分析

电压稳定性在很大程度上受负荷特性的影响。本文分析了采用ZIP负荷模型改变了潮流方程,继而影响了电压的稳定性,通过IEEE30节点系统的仿真分析了ZIP负荷的不同比重对最大负荷因子、临界电压及相对应负荷功率变化情况的影响,得出临界电压值和相对应的功率不是单调的变化。说明了采用ZPI负荷模型相对于恒功率负荷而言,负荷的静态...