專利名稱：一種負(fù)荷建模中的故障擬合方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)的模擬與計(jì)算，特別涉及電力系統(tǒng)負(fù)荷模型的建模方法。
技術(shù)背景負(fù)荷建模有三種途徑統(tǒng)計(jì)綜合法、總體測(cè)辨法和基于事故仿真的負(fù)荷建模法。故障 擬合是一種基于電力系統(tǒng)事故模擬的負(fù)荷模型建模方法。這里的"事故"既指偶發(fā)的電力 系統(tǒng)事故，也指人為進(jìn)行的短路等擾動(dòng)試驗(yàn)；基于事故模擬的負(fù)荷"建模"，通常不是"從 無到有"的負(fù)荷建模，而往往是通過事故模擬對(duì)原來采用的負(fù)荷模型進(jìn)行校驗(yàn)，如有必要， 則需要根據(jù)事故模擬結(jié)果對(duì)負(fù)荷模型參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。在工程實(shí)際中常見的情況是某一電力系統(tǒng)在早期開始進(jìn)行模擬計(jì)算時(shí)，首先根據(jù)經(jīng) 驗(yàn)選擇某一常見的負(fù)荷模型(選定一組典型參數(shù))，至于這一模型是否能反映該系統(tǒng)的實(shí) 際情況，則需要通過事故模擬進(jìn)行檢驗(yàn)。在電網(wǎng)發(fā)展的某一階段能夠反映實(shí)際情況的負(fù)荷 模型，在電網(wǎng)發(fā)展變化后，可能會(huì)不再具有適應(yīng)性。因此，負(fù)荷模型應(yīng)不斷通過事故模擬 進(jìn)行校驗(yàn)和調(diào)整?；谑鹿誓M對(duì)負(fù)荷模型進(jìn)行校驗(yàn)和調(diào)整，是工程實(shí)際中非常有效和直 接的負(fù)荷建模方法。負(fù)荷模型表現(xiàn)出的特性可能因故障形態(tài)、故障地點(diǎn)、運(yùn)行方式的不同而不同，這是基 于事故模擬校核負(fù)荷模型的難點(diǎn)所在。就我國(guó)目前的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行水平，發(fā)生大擾動(dòng)故 障的可能性很小，負(fù)荷模型的校核研究，往往是以小擾動(dòng)事故為研究對(duì)象，但由此得到的 負(fù)荷模型，可能并不能反映系統(tǒng)受到大擾動(dòng)時(shí)的特性。而在電網(wǎng)規(guī)劃和運(yùn)行中，規(guī)劃方案 的選擇、運(yùn)行中斷面控制功率的選擇正是根據(jù)系統(tǒng)承受嚴(yán)重故障的能力決定的。發(fā)明內(nèi)容如圖4的流程圖所述，本發(fā)明的方法包括以下步驟 1)建立事故時(shí)的運(yùn)行方式根據(jù)自動(dòng)化系統(tǒng)記錄的數(shù)據(jù)(開機(jī)方式、變電站負(fù)荷)建立試驗(yàn)時(shí)的運(yùn)行方式， 也即建立可以用于事故模擬的潮流穩(wěn)定計(jì)算數(shù)據(jù)。潮流計(jì)算結(jié)果應(yīng)和實(shí)測(cè)潮流基本一致，總出力、總負(fù)荷、主要線路輸送功率、主要母線電壓均要一致。調(diào)査事故時(shí)發(fā)電 機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)、調(diào)速系統(tǒng)、電力系統(tǒng)穩(wěn)定器以及其它控制設(shè)備的運(yùn)行情況，建立穩(wěn)定計(jì) 算數(shù)據(jù)。2) 確定事故模擬方式根據(jù)故障錄波曲線，確定故障切除時(shí)間和短路阻抗，如果在試驗(yàn)過程中發(fā)生了切 機(jī)、掉負(fù)荷等擾動(dòng)，要根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)確定在仿真中如何對(duì)這些擾動(dòng)進(jìn)行模擬。3) 事故模擬、模型參數(shù)校核和調(diào)整主要內(nèi)容包括1)首先基于目前采用的計(jì)算模型參數(shù)進(jìn)行模擬計(jì)算；2)當(dāng)計(jì)算 結(jié)果和實(shí)測(cè)不一致合時(shí)，首先應(yīng)核準(zhǔn)除負(fù)荷模型以外的其它元件的模型和參數(shù)，包括 發(fā)電機(jī)模型參數(shù)、勵(lì)磁系統(tǒng)模型參數(shù)、發(fā)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)等；3)如果仿真結(jié)果和實(shí)測(cè)仍 不一致，再考慮通過靈敏度分析對(duì)負(fù)荷模型參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，內(nèi)容包括負(fù)荷模型結(jié)構(gòu)、 比例，如果動(dòng)態(tài)部分采用感應(yīng)電動(dòng)機(jī)模型，則還應(yīng)對(duì)電動(dòng)機(jī)參數(shù)進(jìn)行靈敏度分析。在 上述計(jì)算分析基礎(chǔ)上，提出初步的模型參數(shù)調(diào)整建議。4) 機(jī)理分析調(diào)整后的負(fù)荷模型參數(shù)雖然可以對(duì)事故進(jìn)行比較準(zhǔn)確的模擬，但是，這一模型是 否可以應(yīng)用于未來電網(wǎng)的模擬計(jì)算中，其應(yīng)用范圍或應(yīng)用條件如何，尚需要進(jìn)行機(jī)理 分析。5) 模擬和實(shí)測(cè)一致性的判斷事故模擬和實(shí)測(cè)結(jié)果不可能達(dá)到"完全相同"，但應(yīng)保持"基本一致"。所謂基本 一致的原則包括-(1) 振蕩頻率基本一致；(2) 系統(tǒng)振蕩平息所需要的時(shí)間基本一致；(3) 主網(wǎng)各線路功率(電壓相角差)的搖擺曲線輪廓一致，特別是故障切除后第 一擺幅度、后續(xù)振蕩阻尼特性應(yīng)基本一致；(4) 功角、功率、系統(tǒng)電壓振蕩平息后穩(wěn)態(tài)值基本一致；(5) 系統(tǒng)電壓上升時(shí)間、是否出現(xiàn)過調(diào)、穩(wěn)態(tài)恢復(fù)電壓、電壓曲線輪廓應(yīng)基本一致；(6)暫態(tài)電壓跌落基本一致。 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是通過事故模擬得到的模型參數(shù)不是唯一的。而本研究中針對(duì)2007年西北電網(wǎng)西電東 送、東電西送兩個(gè)運(yùn)行方式，就無故障跳眉雍線、切安康電廠兩臺(tái)機(jī)、切李家峽一臺(tái)機(jī)等 多個(gè)擾動(dòng)方式進(jìn)行了事故模擬，并基于結(jié)構(gòu)上更為合理的考慮配電網(wǎng)絡(luò)的綜合負(fù)荷模型 (SLM)對(duì)馬達(dá)比例、馬達(dá)慣性時(shí)間常數(shù)、轉(zhuǎn)子電阻等較為敏感的參數(shù)進(jìn)行了修正。最后 對(duì)桃西、天雍、秦雍等多條330kV線路的有功、無功功率仿真結(jié)果與實(shí)際錄波結(jié)果進(jìn)行比 對(duì)分析，驗(yàn)證了提出的新的基于考慮配電網(wǎng)絡(luò)的綜合負(fù)荷模型結(jié)構(gòu)的參數(shù)是合理有效的。


圖1是西電東送950MW，電力系統(tǒng)穩(wěn)定器投，無故障跳眉雍線，天雍線有功功率(雍 城側(cè))的穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果曲線；圖2是西電東送950MW，電力系統(tǒng)穩(wěn)定器投，無故障跳眉雍線，天雍線無功功率(雍 城側(cè))的穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果曲線；圖3是東電西送800MW，電力系統(tǒng)穩(wěn)定器投，無故障跳眉雍線，桃西線有功功率(西 峰側(cè))的穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果曲線；圖4是依據(jù)本發(fā)明的負(fù)荷建模中的故障擬合方法的步驟流程圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖1-3進(jìn)行詳細(xì)描述故障擬合法建模在西北電網(wǎng)的應(yīng)用。1、 建立故障時(shí)系統(tǒng)的運(yùn)行方式在對(duì)西北電網(wǎng)的實(shí)際應(yīng)用中，采用西電東送950麗、東電西送800匿兩個(gè)運(yùn)行方 式；2、 確定故障模式1) 西電東送950MW，電力系統(tǒng)穩(wěn)定器投，無故障跳眉雍線；2) 東電西送800MW，電力系統(tǒng)穩(wěn)定器投，無故障跳眉雍線；3) 東電西送800MW，電力系統(tǒng)穩(wěn)定器投，切安康電廠機(jī)組兩臺(tái)；4) 西電東送950MW，電力系統(tǒng)穩(wěn)定器投，切李家峽一臺(tái)機(jī)組；3、 進(jìn)行仿真計(jì)算釆用西北電網(wǎng)現(xiàn)有的負(fù)荷模型、靜態(tài)3-4-3ZIP模型、靜態(tài)4-6ZP模型、50%11型馬 達(dá)+50%恒阻抗模型及考慮配電網(wǎng)絡(luò)的綜合負(fù)荷模型(SLM)進(jìn)行故障仿真，并與實(shí)測(cè)錄波 曲線進(jìn)行比對(duì)。結(jié)果表明采用考慮配電網(wǎng)絡(luò)的綜合負(fù)荷模型較采用其它模型的擬合效果 好。但仍與實(shí)測(cè)結(jié)果存在一定的差別。4、 進(jìn)行結(jié)構(gòu)上更為合理的SLM模型進(jìn)行修正 馬達(dá)比例由60%增加大到65%; 馬達(dá)慣性時(shí)間常數(shù)由3秒增加到3.5秒； 轉(zhuǎn)子電阻由原來的0.009pu增加到0.18pu;5、 采用修正后的SLM模型進(jìn)行仿真計(jì)算采用修正后的SLM的仿真結(jié)果與實(shí)測(cè)曲線具有較好的一致性，能夠滿足仿真與實(shí) 測(cè)一致性的判據(jù)。此處已經(jīng)根據(jù)特定的示例性實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述。對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說在 不脫離本發(fā)明的范圍下進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶鎿Q或修改將是顯而易見的。示例性的實(shí)施例僅僅是例 證性的，而不是對(duì)本發(fā)明的范圍的限制，本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求定義。
權(quán)利要求
1、一種負(fù)荷建模中的故障擬合方法，其特征在于該方法包括以下步驟一)建立事故時(shí)的運(yùn)行方式根據(jù)自動(dòng)化系統(tǒng)記錄的數(shù)據(jù)建立試驗(yàn)時(shí)的運(yùn)行方式，作為用于事故模擬的潮流穩(wěn)定計(jì)算數(shù)據(jù)，潮流計(jì)算結(jié)果應(yīng)和實(shí)測(cè)潮流結(jié)果基本一致，調(diào)查事故時(shí)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)、調(diào)速系統(tǒng)、電力系統(tǒng)穩(wěn)定器以及其它控制設(shè)備的運(yùn)行情況，建立穩(wěn)定的計(jì)算數(shù)據(jù)；二)確定事故模擬方式根據(jù)故障錄波曲線，確定故障切除時(shí)間和短路阻抗，如果在試驗(yàn)過程中發(fā)生了切機(jī)、掉負(fù)荷的擾動(dòng)，則根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)確定在仿真中如何對(duì)這些擾動(dòng)進(jìn)行模擬；三)事故模擬、模型參數(shù)校核和調(diào)整(1)首先基于目前采用的計(jì)算模型參數(shù)進(jìn)行模擬計(jì)算；(2)當(dāng)計(jì)算結(jié)果和實(shí)測(cè)結(jié)果不一致時(shí)，先調(diào)整除負(fù)荷模型以外的其它元件的模型和參數(shù)；(3)如果仿真結(jié)果和實(shí)測(cè)仍不一致，再通過靈敏度分析對(duì)負(fù)荷模型參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，包括負(fù)荷模型結(jié)構(gòu)和比例，如果動(dòng)態(tài)部分采用感應(yīng)電動(dòng)機(jī)模型，還要對(duì)電動(dòng)機(jī)參數(shù)進(jìn)行靈敏度分析，在上述計(jì)算分析基礎(chǔ)上，制定初步的模型參數(shù)調(diào)整方案；四)進(jìn)行機(jī)理分析五)模擬和實(shí)測(cè)一致性的判斷所述事故模擬和實(shí)測(cè)結(jié)果基本一致的原則包括(1)振蕩頻率基本一致；(2)系統(tǒng)振蕩平息所需要的時(shí)間基本一致；(3)主網(wǎng)各線路功率的搖擺曲線輪廓一致，故障切除后第一擺幅度、后續(xù)振蕩阻尼特性基本一致；(4)功角、功率、系統(tǒng)電壓振蕩平息后的穩(wěn)態(tài)值基本一致；(5)系統(tǒng)電壓上升時(shí)間、是否出現(xiàn)過調(diào)、穩(wěn)態(tài)恢復(fù)電壓、電壓曲線輪廓基本一致；(6)暫態(tài)電壓跌落范圍基本一致。
全文摘要
電力系統(tǒng)數(shù)字仿真已深入電力系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、運(yùn)行、研究等領(lǐng)域，其仿真結(jié)果已成為這些領(lǐng)域決策的主要依據(jù)。負(fù)荷作為電力系統(tǒng)的重要組成部分，其模型和參數(shù)對(duì)電力系統(tǒng)數(shù)字仿真結(jié)果具有重要影響。由于負(fù)荷構(gòu)成的復(fù)雜性，建立精確的負(fù)荷模型屬于世界性難題。本發(fā)明基于結(jié)構(gòu)上更為合理的考慮配電網(wǎng)路的綜合負(fù)荷模型(SLM)，對(duì)西北電網(wǎng)多個(gè)運(yùn)行方式、多個(gè)故障形式進(jìn)行了仿真分析，并對(duì)多個(gè)故障錄波結(jié)果進(jìn)行了比對(duì)分析得出了適用于西北電網(wǎng)的負(fù)荷模型參數(shù)。
文檔編號(hào)H02J3/00GK101404411SQ20081022517
公開日2009年4月8日 申請(qǐng)日期2008年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月30日
發(fā)明者丁永福, 萬筱鐘, 史可琴, 張紅斌, 楊文宇, 涌 湯, 琦 王, 越 范, 邱麗萍 申請(qǐng)人:中國(guó)電力科學(xué)研究院;西北電網(wǎng)有限公司