电力负荷特性分析和建模专业电气工程及其自动化_开题报告

一、文献综述

（一）国内研究现状

国在电力系统负荷建模研究方面取得了许多丰硕的成果，为电力系统故障分析提供了一些有利的证据。自20世纪80年代以来，一些科研院校（中国电力科学研究院、清华大学、华北电力大学等）就不断地对负荷建模课题进行研究和探索，并取得了一系列科研成果。2003年，在华北电力大学贺仁睦教授的带领下，国家电网重点科研项目—“大区电网负荷测试技术及模型完善研究”正式立项，该项目旨在建立一种适合全国互联电网稳定计算的负荷模型。该项目产生了一项重要科研成果，提出了一种综合考虑配电网的新型负荷模型（Synthesis Load Model，SLM）。考虑配电网的综合负荷模型能够很好地拟合东北电网2次大扰动试验的动态负荷曲线。东北电力公司将SLM应用于东北电网独立运行方式下的研究中。采用考虑配电网的综合负荷模型后，黑龙江省和吉林省的电力系统输电断面的平均稳定极限提高了400MW左右，这对于东北电网向华北电网的稳定送电提供了保障，同时也进一步加深了对东北—华北互联网动态特性的认识，验证了现行电网安全稳定措施的效果，为进一步开展大区电网互联模式下的动态特性以及机理研究打下了坚实的基础，并且对目前我国电网稳定分析计算中所使用的负荷模型及其参数与实际电网的差异有了更加客观的认识，为深入开展大区电网互联模型下的动态负荷特性和机理研究提供了依据。

目前国内电力规划部门大都采用静态负荷模型（南方电网都采用恒阻抗+恒功率+恒电流负荷模型，其他电网主要采用恒阻抗+恒功率负荷模型）；除山东、东北、华南、华中规划部门外，其他地区规划部门一般不考虑负荷的频率特性。电力调度部门一般采用恒阻抗负荷模型+电动机负荷模型，其中电动机的比例在 40%~65%之间。为了考虑励磁系统和调速系统的作用，发电机采用详细模型。这些模型长期运用于系统稳定分析中并发挥了重要作用，虽然通过大量事故模拟也能得到较好的拟合，但是负荷模型整体的精确程度仍有待提高。随着我国主要电网全国性互联进程的推进，电力网络规模不断扩大，复杂程度越来越高，电网的动态稳定性及电压稳定性问题日益突出，负荷建模对电力系统数字仿真结果的影响已不容忽视。尽管目前负荷建模工作已经取得了一些可喜的研究成果，但电力负荷自身的一些特点使得要建立一种准确的负荷模型仍需不断努力与突破。

（二）国外研究现状

负荷建模的研究可以追溯到20世纪30、40年代。当时，美国和苏联的一些学者逐渐认识到负荷建模在电力系统分析中所承担的重要作用，开始致力于研究负荷功率随电压和频率变化的静态和动态负荷特性，这一阶段的研究成果为负荷建模的进一步研究奠定了良好的基础。20世纪50、60年代，负荷建模工作取得了很大的进展并产生了一系列研成果。尤其是60年代末，随着计算机数字模拟的迅速发展，为复杂电力系统分析提供了强有力的工具，人们通过大量实验提出了沿用至今的恒电流，恒功率和恒定阻抗等常用的负荷模型，这是一类比较完善的静态负荷模型。随着对仿真精度要求不断提高，发电机、原动机和调速系统等模型都有了不同程度的改善，但由于电力负荷的复杂特性导致对负荷模型的研究一直停滞不前。为打破僵局，美国电力科学研究院（EPRI）开展了一项专门致力于统计综合法负荷建模的研究计划。

该研究工作在加拿大和美国同时展开，取得了很大的成效。统计综合法是将负荷看成个别用户的集合，先将用户的电器进行分类，再确定各种电气的平均特性，然后统计出各类（例如民用、商业、工业等）负荷中电器的种类和比例，以及母线负荷中各类负荷的比例，最后通过综合算法得出母线负荷模型。EPRI 通过多年的努力研究，开发了到目前为止最有影响力的用于统计综合法负荷建模的软件包 EPRI LOADSYN。同时，在EPRI 这项工作的推动下，20世纪80年代，负荷建模研究再一次取得了新的进展。1982 年，西欧国际大电网会（GIGRE）成立了专门研究负荷建模的工作组（CSC38.WG02），重点研究并建立适用于电力系统计算的动、静态负荷模型。1984年在芬兰召开的第八届电力系统计算会议（PSCC）正式将负荷建模工作列入重点课题之一。

随着计算机数据采集与处理技术的发展以及系统辨识理论的深入研究，另一种基于总体测辨法（Measurement-Based  Modeling  Approach）的负荷模型随之诞生。该方法的基本思想是将变电站高压母线上负荷群视为一个整体，首先从现场采集电力系统发生扰动时负荷母线的电压、频率、有功和无功等数据，然后选择一种合适的负荷模型结构，通过现场获得的数据样本辨识模型的参数，最后通过大量实测数据验证所建模型的有效性。美国、加拿大等一些国家甚至研发了一种电力负荷特性在线记录装置以便开展总体测辨法负荷建模的研究。总体测辨法负荷建模方法简单、实用，建模数据来自于实际电力系统，能反映实际系统真实的负荷特性，是一种颇具影响力的建模方法，成为目前负荷建模的主流。

二、^范文提纲

1. 绪论

1.1 电力负荷建模的重要意义

1.2 电力负荷建模的发展和现状

1.3 本文的主要研究内容

2. 电力负荷的相关概述

2.1 电力负荷的分类

2.2 电力负荷的特性

2.3 电力模型的分类

3. 电力负荷静态样条模型

3.1 几种常见的静态负荷模型

3.2 样条函数模型参数辨识

3.3 参数辨识算例

4. 动态电力负荷微分方程模型的辨识与应用

4.1 动态电力负荷模型及其不同形式模型间的转换

4.2 负荷模型的参数辨识

4.3 微分方程模型在PSASP软件中的应用

5. 结论

5.1主要研究成果结论

5.2 展望

三、参考文献

[1] 宋歌. 电力负荷实测建模及时变性研究[D]. 华北电力大学, 2015.

[2] 熊晓亮. 电力系统电压稳定分析和动态负荷建模[J]. 城市建设理论研究:电子版, 2016(1). 

[3] 周文, 贺仁睦. 电力负荷建模问题研究综述[J]. 现代电力, 1999(2):83-89.   

[4] 朱建全, 李颖, 谭伟. 基于特性融合的电力负荷建模[J]. 电网技术, 2015, 39(5):1358-1364. 

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