A Real Application of Measurement-Based Load Modeling in Large-Scale Power Grids and its Validation

Load model is one of the most important elements in power system simulation and control. Based on more than 20 years of practice using load characteristic recorders in the measurement-based load modeling, this paper proposes the expectation composite load model to predict unseen data. The methods for load bus classification and parameter identification are also provided. The generalization capability of the proposed load modeling is validated by the measured load dynamics and system dynamics during two three-phase short circuit tests of the NE power grid in China. In order to evaluate the measurement-based load model, the probabilistic collocation method (PCM) is applied to quantitatively analyze uncertainties of the simulation responses raised by the parameters.     

牵引供电系统综合负荷实测建模

针对实测建模中牵引负荷时变性的问题,采用负荷特性分类及综合方法进行了一定程度的解决;通过研究牵引供电系统的结构原理,提出了一种改进型牵引供电系统综合负荷模型,运用总体测辨法对各个聚类中心等效样本进行参数辨识,给出了牵引负荷几种典型工况的推荐参数,为牵引负荷实测模型应用于电力系统仿真提供了基础.算例结果表明,改进型模型对负荷特性具有满意的描述能力,同时也验证了负荷特性分类及综合方法的有效性和合理性.     

Reducing Identified Parameters of Measurement-Based Composite Load Model

A load model is one of the most important elements in power system simulation and control. Recently, the constant impedance, constant current, and constant power load in combination with the induction motor load have been widely used as the composite load model, whose parameters are all identified from the field measurements in measurement-based load modeling practices so far. However, there is virtually no research conducted on whether all these parameters could really be identified. This paper investigates the possibility on reducing the number of composite load model parameters to be identified from field measurements. This paper first shows that direct application of the IEEE load motor parameters in the composite load model may be inadequate on describing the load dynamics over different operating status. Then the perturbation method is used to derive the trajectory sensitivities of the equivalent motor parameters, based on which the reduction on the identified parameters of the composite load model is presented. Two cases of measurement-based load modeling in North China and Northeast China are studied to illustrate the validity of the reduction method. It is shown that the reduction does not lose the model's capability on describing the load dynamics. The reduction on the number of identified parameters not only provides a possible way to solve the multi-valued load model problem based on the current practices on measurement-based load modeling, but it also facilitates building of the load model with more components included in it. Meanwhile, reducing the identified parameters reduces the identification time; thus, the proposed strategy significantly enhances the efficiency of the load modeling work.     

负荷建模的基本原则和方法

回顾了国内外电力系统负荷建模技术的发展以及负荷模型对电力系统计算分析的影响。在基于仿真计算和事故校验的电力负荷校核及调整研究、统计综合法负荷模型软件开发、电力系统负荷特性监测与辨识技术研究3个课题的研究成果基础上,提出了电力系统负荷建模的基本原则与方法。     

电网实测负荷建模在德阳五里堆的应用

由于电力负荷具有的时变性、随机性、多样性等特点,使得负荷模型建模成为电力系统几个最困难的研究领域之一,四川电网在2009年开展了负荷建模的理论与实践工作。介绍了德阳五里堆站动态负荷建模平台,应用该平台的测量数据对德阳站进行综合负荷模型辨识,所辨识的实测参数与常规参数进行对比,说明实测负荷模型的精度比典型负荷模型的精度高。     

混沌神经网络负荷建模的理论研究

负荷建模在电力系统稳定分析中起着十分重要的作用。在现代大电力系统条件下，系统稳定性对负荷建模提出了新的要求。该文介绍了电压稳定分析领域的静态负荷模型和动态负荷模型；在基于对电力系统中混沌现象的研究基础上，分析了传统建模方法的不足之处；阐述了将混沌理论引入神经网络算法后算法的特点并将其应用到负荷建模的研究中，建立了利用混沌神经网络理论进行负荷建模的研究中，建立了利用混沌神经网络理论进行负荷模型参数辨识的数学模型和算法，给出了利用该算法进行参数辨识的步骤。分析表明，混沌神经网络逄法可以大幅提高负荷建模的准确度。     

风力发电对配电网侧负荷建模的影响

基于MATLAB仿真工具并运用总体测辨建模原理,研究了风力发电对配电网侧综合负荷建模的影响。指出含风力发电的配电网侧综合负荷可以用异步电机并联静态负荷的广义综合负荷模型来等效描述;为了准确反映风力发电容量对综合负荷模型的影响,模型中的动态负荷所占比例的取值范围必须扩大到任意实数。对3种典型运行方式的建模表明,所提出的任意动态负荷比例的异步电机并联静态负荷的综合负荷模型,对不同风力发电容量和负荷水平的配电网综合负荷特性有很好的等效描述能力。     

基于出线的变电站综合负荷建模方法

针对目前统计综合法和总体测辨法等负荷建模方法存在数据需求量大,难以反映负荷时变性或辨识速度慢、精度低等缺点,提出了基于出线的变电站综合负荷建模方法。该方法从变电站出线入手,首先建立出线负荷模型,进而对变电站整体建模,得到含静态负荷、动态负荷、配电网及电容补偿的出线-综合负荷模型。仿真算例结果表明,该方法较总体测辨法,辨识速度和精度都有较大的提高,具有一定的可行性及工程实用性。     

以统计信息为基础的电网负荷特性记录装置安装地点选择

基于统计信息与实际测辨数据相结合的电力系统负荷建模思想在实践中可行的路线是以变电站聚类，并从中选择典型变电站安装负荷特性记录装置为核心的方法。在简述传统基于聚类分析的位置选择方法基础上，指出在位置选择中应重视各类负荷的特性差异对位置选择的影响，提出一个以静态指数负荷模型的特征量进行聚类分析的负荷测辨装置位置选择新方法。针对某地区电网的实例分析，表明所提方法的可行性。     

福建电网负荷在线综合建模系统

介绍了福建电网负荷在线综合建模系统。该系统基于"分类"、"在线"、"综合"和"实用化"的建模思路,在充分利用当前各种负荷相关数据源的基础上,对统计综合建模方法和总体测辨建模方法进行了改进和综合,构建了负荷模型参数动态和长效管理的平台,从而较好地适应了负荷的时变性和多样性。目前实际应用结果表明系统已经正常运行。     

综合负荷建模的故障录波数据预处理方法

总体测辨法是综合负荷建模的主要方法,但仍面临着实测数据来源少的难题,把电力故障录波数据应用于总体测辨法负荷建模将具有重要的现实工程意义.针对目前基于IEEE COMTRADE标准的故障录波数据文件难以直接应用于总体测辨法建模的现状,提出了一套对COMTRADE标准数据源文件进行预处理的方法.此方法由四个子模块组成,对源...     

基于元件与量测相结合的负荷特性数据库系统

以电网综合负荷特性的调查统计数据和在变电站现场采集的负荷特性数据为基础,采用VisualBasic6.0开发工具和SQLServer2000数据库平台,开发了一个电力系统综合负荷特性数据库系统,并成功地应用于基于元件和基于量测两种途径的综合负荷建模。阐述了综合负荷特性数据的来源和特点以及数据库的基本结构和功能设计,着重描述了数据库的具体设计方法和技术。实际运行表明,该数据库系统具有结构完整、界面友好、操作方便、运行可靠、扩展性好等特点,为电力系统综合负荷建模及负荷特性研究提供了技术支持。     

电力系统综合负荷建模的实用化研究

介绍了为解决综合测辨法负荷建模应用软件系统使用中存在的扩展性差、自动化程度低等问题而开发的负荷建模软件系统。该系统将原来由单个应用程序完成的负荷建模的任务分解成几个顺序执行的子任务,并用agent执行各子任务。在对采样设备、数据格式、负荷模型等需要实现多种类型兼容的时候,对应地增加agent即可,因此具有很好的扩展性。同时系统利用其内嵌的工作流系统实现了流程自动化,能够实时在线地自动完成负荷模型参数辨识全流程工作。     

电力负荷混沌动力特性及其短期预测

根据非线性动力系统理论进行负荷建模和预测,并将预测精度作为一种辨识工具,用于分析电力负荷变化的动力特性。分析结果表明,可将负荷的变化特性描述为低维混沌系统。根据负荷的混沌特性及一步向前预测的精度提出一种优选重构参数的方法,并采用基于相空间重构的加权一阶局域法多步预测模型进行了负荷预测。相空间模型能识别负荷序列的内部特性并进行预测,因此是分析和预测负荷的有效工具。     

适用于暂态稳定分析的代表性静态负载模型研究

负载模型对电力系统动态分析和控制具有重要影响。目前,静态负载模型仍然在工业界有着广泛的应用,而动态负载模型因其能够描述负载的动态行为,被学术界和工业界推荐以提高动态分析和控制的准确性。基于在线测量数据,评估了采用静态负载模型进行暂态稳定分析的准确性。采用多组在线测量数据,推导了三种静态负载模型的模型参数,比较了这三种模型的有功功率和无功功率模拟特性。数值研究表明,静态负载模型与感应马达模型相比,能够可靠地描述扰动过程中有功功率的特性,因而适用于暂态稳定分析。     

基于总体测辨法的电力负荷建模系统

介绍了基于总体测辨法的电力负荷建模系统的功能和界面,其功能主要包括静态负荷建模和动态负荷建模。软件采用MDI(multiple document interface)风格,功能比较完善,使用起来方便可靠。其中所有文件的建立、保存以及动态曲线的绘制可自动完成,并且软件操作与Windows操作系统完全兼容。     

差分方程负荷模型参数分散性的研究

大量现场实测负荷数据和动模数据的辨识结果表明:同一负荷成分在不同扰动情况下的负荷特性数据辨识结果不稳定,有时甚至相差十几倍到百倍,也就是说,模型参数存在较大的分散性。文中对差分方程负荷模型参数的分散性进行了较为深入的研究,指出了导致模型参数分散的根本原因是:模型结构选择不正确,不真实以及负荷噪声的存在,提出了一种有效的解决负荷模型参数分散性问题的方法——负荷特性综合方法,并通过动模实验的建模实例验证了该方法的有效性和可行性。     

基于非对称扰动的负荷建模新方法及工程应用

影响总体测辨法广泛应用的主要障碍在于电力系统中自然扰动所提供的有效数据严重不足。这是因为目前总体测辨法只能从三相对称扰动数据中辨识出负荷模型,而大多数电力系统故障是非对称的,人工大扰动试验又难以得到许可。文中提出基于非对称扰动的负荷动态模型建模方法。通过将感应电动机Park方程直接用于动态过程求解,解决了负荷动态模型辨识源数据严重不足的问题;通过将改进的免疫算法用于模型参数优化,解决了参数辨识过程中的不收敛现象。最后讨论了上海电网实测负荷模型对线路极限切除时间的影响。     

The effect of load models on unstable low-frequency oscillationdamping in Taipower system experience w/wo power system stabilizers

This paper uses the eigenvalue analysis approach to observe the impact of load models on an unstable low frequency oscillation damping, which recently occurred in the Taiwan power system. In order to enhance oscillation damping, the effect of load models on power system stabilizers is also investigated. Three kinds of the derived load models (a dynamic model, a composite model, and an exponential model) based on the component approach with the measured characteristics of power system loads are used in this paper. Time simulation results are extensively used to verify the eigenvalue analysis results with and without power system stabilizers. One set of field test data obtained from the Taiwan power nuclear plant with power system stabilizers is used to determine which load model provides a more accurate result in enhancement of oscillation damping. Depending on the results, the effect of load models on electromechanical oscillation damping with and without power system stabilizers is verified