一种基于机器学习的冲击负荷建模方法

越来越多的大功率冲击负载投入电网后,在功率发生冲击时,会引起电网母线电压波动,电能质量下降.为了对电力系统变化进行准确分析,建立合理的冲击负荷模型尤为重要.以CT机在曝光时产生的冲击负荷数据为例,分析了冲击负荷的特性.基于冲击负荷的有功功率特性,将机器学习方法(如支持向量机和长短时记忆网络)引入冲击负荷建模,通过该方法准确建立了冲击负荷的功率波形变化规律,最后通过仿真验证了该方法的有效性.     

基于定子磁链规划的异步电机最优效率控制

针对异步电机效率优化问题,提出了在直接转矩控制下采用定子磁链规划的最优效率控制方法。基于电机的损耗模型,通过效率优化算法在线检测计算各个定子磁链值对应的功率损耗并进行在线搜索,寻求消耗功率最小的定子磁链值。仿真结果表明该方法能够减小异步电机轻负载时的输入功率,明显提高电机在轻负载情况下的稳态运行效率,同时保持较好的转矩动态性能,并且收敛速度较快。     

负荷特性对跨区大电网低频振荡的影响研究

研究了动静态负荷特性对跨区域互联电网低频振荡阻尼特性的影响.介绍了电力系统研究中常用到的静态和动态负荷模型,其中动态负荷模型为考虑感应电动机机械暂态过程的电动机和恒定阻抗的组合.以研究电力系统低频振荡常用的单机无穷大系统(Phillips-Heffron模型)为例,运用阻尼转矩分析法.对模型中分别采用动静态负荷模型时,系统振荡模式的阻尼转矩系数进行了分析计算.并列写出其详细表达式.在4机2区域系统中对采用不同负荷模型及其相关参数发生变化时区域振荡模式的阻尼和频率特性进行了计算仿真,得到了系统阻尼比随负荷特性增大或减少的变化趋势.并且在跨区域大电网及华中电网2008年枯小运行方式下对相关结论进行了验证.计算结果与理论分析和仿真结果一致.     

基于高压调功器的冲击负荷平衡研究

针对工业轧机、电弧炉等冲击性负荷运行时,有功功率波动幅度大且频次密集的问题,提出采用高压调功器(HVPR)来镜像平衡冲击负荷造成的功率波动,维持电网频率稳定。文中介绍了高压调功器的组成和控制原理,冲击负荷平衡控制策略,并通过PSCAD/EMTDC仿真软件对调功器的功率控制进行验证,最后给出了现场冲击负荷平衡试验波形。     

含新型负荷元件的电力负荷建模方法研究现状与展望

面向“双碳”能源政策实施和新型电力系统发展需求,研究新型电力负荷模型与建模方法,能够为电力系统规划、稳定分析、调控与市场化运营提供关键支持。首先,回顾了国内外负荷模型和参数辨识方法研究历程;总结了新型配电网框架下可控负载、分布式发电系统、分布式储能系统和电动汽车等新型负荷元件模型,振荡型动态负荷模型和谐波负荷元件模型的研究进展。其次,对经典负荷建模方法进行了总结与归纳,分析了其优缺点,重点论述总体测辨法。最后,从负荷新特性建模、考虑到新技术影响的动态负荷模型、负荷聚合模型和在线建模方法等几个方面进行展望,为未来的负荷模型技术发展提供切实可行的技术路线。     

基于结构保留模型的低频振荡功率增量分布计算与分析

基于电力系统结构保留模型,构建了计及详细发电机模型、励磁系统模型和负荷频率特性模型的电力系统状态方程,并利用计算线性化状态矩阵得到的特征值和特征向量,建立了求解低频振荡中的功率振荡增量在网络中的分布的计算方法。计算所用模型均在极坐标下建立,回避了传统方法中繁琐的坐标变换。该方法不仅可以计算低频振荡过程中发电机、支路和负荷处振荡功率增量的分布情况,而且可以分析负荷动态特性对功率振荡的影响。对四机算例系统进行仿真与分析,算例结果表明所提算法在准确地计算各机电振荡模式的振荡功率增量分布情况的同时能够分析负荷频率特性对振荡功率增量分布的影响。     

基于感应电动机的暂态电压稳定判据的研究

提出一种负荷采用感应电动机模型时的暂态电压稳定的判断方法.该判据通过比较扰动后感应电动机电磁转矩和机械转矩以及转差的变化情况来判断负荷的稳定性,以系统的最大传输功率与负荷功率需求的关系来确定负荷失稳是否会导致暂态电压失稳.以单机单负荷系统和IEEE39节点系统为例,用MATLAB软件进行仿真分析,仿真结果验证了所提出的方法的准确性.     

基于结构保留模型的低频振荡功率增量分布计算与分析

基于电力系统结构保留模型,构建了计及详细发电机模型、励磁系统模型和负荷频率特性模型的电力系统状态方程,并利用计算线性化状态矩阵得到的特征值和特征向量,建立了求解低频振荡中的功率振荡增量在网络中的分布的计算方法.计算所用模型均在极坐标下建立,回避了传统方法中繁琐的坐标变换.该方法不仅可以计算低频振荡过程中发电机、支路和负荷处振荡功率增量的分布情况,而且可以分析负荷动态特性对功率振荡的影响.对四机算例系统进行仿真与分析,算例结果表明所提算法在准确地计算各机电振荡模式的振荡功率增量分布情况的同时能够分析负荷频率特性对振荡功率增量分布的影响.     

基于模型预测的双PWM的一体化协调控制

针对双PWM变频器整流侧与逆变侧独立控制,电机转矩突变或制动过程时,逆变侧变化信息无法及时反馈到整流侧中,只能使用大电容以解决两侧功率平衡所产生的较大电压波动的问题,在直接功率控制策略的基础上,通过对有功功率预测,提出一种基于模型预测的控制方法,该方法整流侧采用模型预测直接功率控制,逆变侧采用模型预测直接转矩控制。同时,将负载侧功率直接反馈给整流器的功率控制环,在两侧能量流动的过程中实时地对有功功率参考值进行给定。以异步电机为负载对该系统进行仿真分析,改进的一体化协调控制很好地抑制负载突变时直流电压波动,预测控制加快了两侧动态响应速度,进一步抑制电流谐波。     

考虑概率的冲击负荷对电力系统影响分析

针对冲击负荷中两类最典型的电弧炉和电解铝负荷,分析研究了电弧炉负荷和电解铝负荷的运行特性和各自对电力系统造成功率冲击的原因,理论分析了冲击负荷对电力系统的影响.依据冲击负荷实测数据以及冲击负荷生产规律,根据概率计算原理计算了冲击负荷的功率冲击发生概率.     

基于机器学习与疫情关联特征的短期负荷预测

准确的电力负荷预测是电力系统正常运转的重要保障。针对新冠疫情期间负荷需求波动大、历史参考负荷难以建模等问题,提出了一种基于机器学习与静默指数、滚动焦虑指数的短期负荷预测方法。首先,利用谷歌流动性数据和疫情数据构建出静默指数、滚动焦虑指数来量化经济、疫情的发展对电力负荷造成的影响。然后,采用最大信息系数分析疫情期间电力负荷的强相关因素并引入疫情负荷关联特征。最后,将气象数据、历史负荷以及构建的疫情关联特征合并作为预测模型的输入变量,通过多种机器学习模型进行预测算例分析。结果表明,引入疫情关联特征的负荷预测模型能够有效地提高疫情期间负荷预测的准确性。     

需求侧响应下的微网源-网-荷互动优化运行

微电网是利用可再生能源的主要方式之一,是典型的"源-网-荷"一体化系统,与智能电网、需求侧管理、分布式电源等技术联系紧密,目前已经成为能源研究的重要领域。本文通过考虑微网内源侧的不同类型分布式能源运行特点、负荷侧的不同类型需求侧响应方式以及网侧的电压约束等,建立了微网源-网-荷互动优化运行数学模型,通过滚动优化算法进行仿真分析。算例分析表明,利用本文提出需求侧响应下的管理系统模型,不仅提高了电网用电的经济性和环境友好性,而且降低了微网的负荷峰值和负荷冲击,提高了用电效率。     

关于电能质量国标中电压变动频度定义的探讨

电压波动和闪变是电能质量的重要指标,研究电压波动和闪变对于规范和提高电能质量有着重要的意义。国标《电能质量电压允许波动和闪变》曾先后两次对电压变动频度的定义进行了修改,每次修改都体现了不同的侧重点和计量方法。钢铁厂冲击性负荷电弧炉和轧机是引起其系统电压变动的污染源,本文采集了交流电弧炉和轧机实际运行数据,利用国标电压变动频度的两种定义方法对其进行分析,研究两种定义方法在电压变动次数和最大电压变动幅值两个方面计算结果的差异性,得出最新国标版本对电压变动频度的定义更合理,更加符合实际工业过程的情况,执行起来更加便捷,因而是科学的。     

负荷模型泛化能力的研究

负荷模型的准确度对电力系统仿真的有效性影响很大,但是建立反映实际负荷特性的负荷模型目前仍是一个尚未解决的难题,这主要是由于负荷的组成、大小与特性时刻都处于变化之中,因此根据已获得的负荷数据所建立的负荷模型不一定具备好的泛化能力,即该负荷模型虽然能够精确地拟合已有的负荷数据,但未必能够描述未知的负荷特性。文中应用支持向量机工具,建立了负荷数据的特征样本空间;并以辽宁虎石台变电站2004年所有负荷数据为例,研究对比了以下3类负荷模型:基于某月全部数据所建立的负荷模型;基于随机样本所建立的负荷模型;基于特征样本空间所建立的负荷模型的泛化能力。研究表明:基于文章提出的特征样本空间所建立的负荷模型对整个负荷样本空间内的数据都具有强的解释能力,因此具有很好的泛化能力。     

基于PSO-SVM的电网调度电厂耗煤基准值滚动预测

电网调度在做电煤供应分级预警的研究制定和对各电厂负荷经济分配时常会用到耗煤基准值,它对于监测电厂未来存煤使用天数,制定合理发电调度计划具有重要作用。目前常用的耗煤基准测算方法很少,主要是通过对历史数据进行简单的数学计算作为未来耗煤基准预测值,误差较大。提出了结合实际需求、面向电网调度的基于粒子群优化支持向量机的火电厂耗煤基准值滚动预测方法,选取电网下典型的3个电厂,经过数据分析处理与试验比对,结果表明基于粒子群优化支持向量机模型能很好地对耗煤基准值进行滚动测试及预测更新,进而可以为电网调度部门推测各个电厂存煤可用天数和建立电厂存煤预警机制,制定发电调度计划提供数据支撑。     

需求侧竞价对高峰电价影响的成本效益分析

建立了系统高峰时段单独由调峰火电机组担任调峰任务时系统电价的数学模型,建立了需求侧竞价参与系统调峰时综合考虑用户类型、提前通知时间、负荷恢复时间和缺电电量等因素下的综合缺电成本模型,得到需求侧竞价参与系统调峰时系统电价的数学模型。对二者进行比较可知,当需求侧竞价参与调峰时,可避免运行成本较高的调峰机组投入,而且其调节方式灵活,没有最低出力限制,对缓解系统高峰时段可能出现的电力系统阻塞现象有抑制作用,因此需求侧竞价参与调峰时可以降低系统高峰电价,缓解供电不足的矛盾,提高电力系统运行的可靠性。     

MCR型SVC在轧钢供电系统中的仿真与应用

针对某轧钢厂10 kV母线的电能质量治理问题,将MCR型静止型动态无功补偿器(SVC)应用于该厂供电系统的改造。介绍了MCR型SVC的工作原理及特点,根据该厂10 kV母线的实际负荷情况,利用Matlab/Simulink仿真软件,搭建MCR型SVC仿真模型并进行仿真设计。实测数据表明,MCR型SVC在10 kV轧钢供电系统中能够有效地提高功率因数、抑制谐波,说明所采用的工程设计结合仿真分析的方法取得了良好的效果。     

考虑网内外功率特性的含风场电网日内发电需求滚动预测

由于自然风力、风向的不确定,大规模风场并网运行使得电网和风电调度的难度增大,在最大功率跟踪模式下,更加准确地预测发电出力是重要课题。考虑风场传统日前负荷预测时间尺度较大导致风场实时调度困难的实际,提出了一种在基于日内风场出力的发电需求滚动预测方法,以多级时间尺度为预测依据,建立了考虑风电接入的理想发电需求预测模型,提出了该模型下的滚动预测算法,并结合实际风场数据进行了实际预测,结果表明,提出的预测方法、模型和算法能明显提高发电需求预测精度,为大型风场的科学调度提供了决策依据,具有一定理论价值和工程应用价值。     

考虑风力发电的综合负荷特性及其等效描述

大容量并网风力发电对电网影响日益明显,配网侧接入风力发电后负荷特性描述问题成为研究重点.在提出定量分析指标的基础上,以统计规律法为检验方法,分析不同运行方式风力发电对综合负荷特性的影响力,并验证异步电机并联静态负荷的广义负荷模型对含风力发电的负荷特性描述能力;指出风力发电对负荷特性的主要影响因素为接入容量与接入位置,并比较两种因素对负荷特性的影响力.     

负荷观测器在轧机扭振抑制中的应用

扭振是轧机普遍存在的问题,通过对轧机力学模型分析,指出轧钢时咬钢扰动是引起轧机扭振的重要原因。利用外扰负荷观测器将外扰观测出来,补偿到回路中,以此抑制轧机扭振。实验表明采用负荷观测器控制可以减小咬钢引起的动态速降,从而达到抑制外扰引起的轧机扭振。