空调负荷的特性分析和建模_开题报告

电能需求的快速增长以及某些地区扩容所需的资金限制等原因使得提高电力系统基础设施的利用率成为必要。由于电力系统的运行越来越接近警戒状态，所以精确的电力系统负荷建模己变得日益重要。另一方面，电力电子元件、计算装置以及外围设备性能的提高，使得我们在较为全面地掌握系统动态和静态特性后，对系统进行实时控制成为可能。所以，对电力系统四大参数的实测成为电力系统的迫切需求。

电力负荷模型对电力系统稳定性的计算结果影响较大，对潮流计算、短路计算、安全分析等也有一定的影响。在临界情况下，还有可能改变定性结论，或者掩盖一些重要现象。不恰当的负荷模型会使得计算结果与实际情况不相一致，或偏乐观，或偏保守，从而构成系统的潜在危险或造成不必要的浪费[1]。

电力负荷建模的重要性也逐步引起生产部门的重视，国内越来越多的单位认识到必须开展这一工作。首先，在运行方式的选择上，各网、省局都有运行方式科（组），通过稳定计算来确定安全功率极限，并以此保证系统的安全稳定运行。在计算中人们发现负荷模型及其参数的选取(如电科院综合稳定程序中电动机所占百分比数)对计算结果影响很大，成为目前运行方式选择计算中的主要问题。其次，目前国内在调度员模拟培训器研制及使用方面正处于蓬勃发展时期，而其中暂态和中、长期动态仿真都与负荷模型有密切联系负荷模型是否正确，将会直接影响到培训的效果。再次，在进行电力系统规划时，采用不同的负荷模型，在临界情况下计算结果可能相差一条线路的投资，相差上千万元[2]。在新颁布的《电力系统安全稳定导则》中明确指出在暂态稳定计算条件中要考虑负荷特性。

在过去的几十年间，发电机及输电网络的建模己取得了很大的发展，相比之下，电力负荷建模则发展缓慢。由于电力负荷本身的随机性、分散性和多样性使得电力负荷建模十分困难，成为电力界最困难的研究领域之一。

所谓随机性，是指用户不同的生活习惯和偶然因素造成的用电设备或馈线的随机投切而引起的负荷特性的随机变化。负荷的随机性还反映了负荷现场测试中必须面对随机系统噪声的影响。

分散性是指一个负荷母线的用电设备和馈线分布地区广大，数量众多，联系复杂，很难收集到所有相关数据，无法直接对其进行数字仿真。

多样性是指某些主要用电设备的特性很不统一，如感应电动机和荧光灯。由于荧光灯的特性对温度很敏感，即使厂家相同、铭牌数据相同，温度的变化也会使该类负荷元件特性发生较大变化；老化的影响也是负荷多样性的一个不可忽视的原因。

虽然如此，负荷建模的困难却并没有阻止人们对它的探索七十年代中期以后，在美国EPRI的研究计划RP849推动下，负荷建模掀起了一个研究高潮，西欧、日本、澳大利亚等国外学者也分别进行了负荷建模的研究，提出了差分方程、传递函数等模型结构。八十年代以后国际大电网会议和美国电气电子工程师协会先后成立了相应的工作小组，研究负荷建模及动态特性，他们分别对以前的工作进行了总结，并提出了有益的建议[3]。

对于电压调节装置，特别是交换分布式电容器和有载调压变压器（OLTC），对负荷特性的影响，Y. Liang在2008年，提出了一个动态无功负荷模型来专门描述[4]。

在配电系统中，很重要的一个组成部分就是非线性负荷，为了仿真计算的需要，M.Reformat在2008年提出一个适用于暂态时域仿真计算的非线性负荷模型[5]。

在负荷模型和电压稳定的关系及要求方面，段献忠博士和Karlsson博士做了很好的讨论[6][7]。

郑州电力高等专科学校的方舒燕也开始尝试用实测的静态指数负荷模型来计算暂态稳定，东北、华北、华东系统都采用实测的静态模型、暂态模型来计算电力系统暂态稳定、电压稳定问题，这些刚起步的尝试，虽然结果还有待进一步研究，但这己经是向全面推行采用实际模型来计算迈出了可喜的一步[8]。

近年来，人工神经网络(ANN)逐渐在各个行业开始应用，人工神经网络负荷模型也在电力系统行业中开始尝试采用。ANN模型特点在培训数据丰富的条件下，精度比较高但如果数据较少，建立的模型精度就无法反映实际的特性。而通常，要取得大量的培训数据是很困难的，这也是影响ANN模型推广的重要障碍对于一些非线性的问题，通过和传统模型的分析对比，我们就可以看到ANN负荷模型具有一定的分析优势的[9]。

近年来，国内外在负荷建模与分析方面做了大量工作，但许多结论都是建立在理论分析和小系统算例验证的基础上的，而工程实际中负荷模型应用则是个薄弱环节[9][10][11] 。IEEE关于负荷特性的研究小组在2009年末，对北美一些工业企业进行调查表明:大部分企业均未使用专门的负荷建模软件，在己应用过专门软件的企业中有50%。对目前使用的负荷模型不满意，准备研究进行改进。这表明即使在发达国家，负荷模型的应用工作仍是个薄弱环节。

为了分析负荷模型对电力系统计算的影响，必须将负荷模型加入到现有的分析计算程序中去。目前国内外已开发的计算程序有许多种，其中不乏应用广泛、功能强大的软件，电力科学研究院编制的《电力系统分析综合程序》是目前国内广泛应用的一个软件包，它具有很强的功能，可用于计算交、直流混合电力系统的各类问题。其5.0版开始提供了一个用户自定义模型接口，使得在程序中能够加人新的元件和控制模型。但是自定义负荷模型的参数如何辨识仍然是个问题。如果用户对于负荷特性很清楚，可以用统计综合法来沽计参数，但是这样做并不精确，使用综合测辨法能获得精确的参数，但是如何辨识自定义模型的参数仍然是一个难题

目前电力系统动态负荷建模仍然处于一个探索阶段，很多理论都不是很严谨和完善，有持进一步地研究。本课题就是针对这样一种情况提出来的。其目的就是要想在电力系统负荷建模上有所突破，在总结过去负荷建模成果的基础上，对特殊电力负荷(例如：空调负荷)特性做一些探讨。

二、^范文提纲

1 绪论

1.1 研究现状和意义

1.2 负荷建模的途径

1.3 空调类负荷的研究

2 电力系统负荷模型

2.1 负荷静态模型

2.2 负荷动态模型

2.3 负荷模型选择的原则

2.4 负荷模型在电力系统的应用

3 空调试验及特性分析

3.1 空调工作简介

3.2 空调试验装置

3.3 空调特性分析

3.3.1 静态特性

3.3.2 启动特性

3.3.3 堵转特性

3.3.4 电压动态特性

4 负荷模型的辨识方法

4.1 最小二乘法

4.1.1 系统辨识结构

4.1.2 最小二乘法

4.1.3 CWLSPE计算机实现

4.2 负荷建模流程

4.2.1 实测数据的取得及处理

4.2.2 负荷模型参数辨识

4.3 电力系统负荷建模软件

5 空调负荷建模及其对电力系统仿真计算的影响

5.1 空调负荷建模

5.1.1 空调负荷静态模型

5.1.2 空调负荷动态模型

5.2 空调负荷对电力系统仿真计算的影响

5.2.1 功角变化曲线比较

5.2.2 负荷动态响应比较

5.2.3 极限切除时间比较

结论

致谢

三、参考文献

[1] 沈善德.电力系统辨识[M].北京:清华大学出版社，2012

[2] 鞠平.电力系统负荷建模理论与实践[J].电力系统自动化,2011, X3(19)

[3]周文.贺仁睦.章健.李欣然.电力负荷建模问题研究综述[J].现代电力，2013, (3)92-96

[4]Karlsson,D.(1999)“Voltage stability—Modeling and System Proteetion Seheme”[J].Automation of Eleetric Power Systems,2012(10),17-24.

[5]李德丰,鞠平.电力系统综合负荷模型可辨识性研究[J].电力系统自动化,2014(7):10-14

[6]鞠平,李德丰,陆小涛.电力系统非机理负荷模型的可辨识性[J].电力系统自动化,2013(l):16-19

[7]段献忠、包黎听.电力系统电压稳定分析和动态员荷建模[J].电力系统自动化2013,12(3)

[8]韩北渝.王漪.李晓明.柳悼.空调负荷对电压稳定影响的研究[J].继电器，2012.(6)112-119

[9] 姜勇.南京市居民夏季用电负荷特性分析[J].继电器，2013.(6)86-89

[10]张伶俐，周文，章健，贺仁睦面向综台的电力负荷动特性建模[J].中国电机工程学报，2012.第16卷第2期

[11]黄立培.电动机控制[M].北京,清华大学出版社,2013

[12]李刚,张仙平等.小型制冷设备低压启动探析[J].郑州纺织工学院学报,2010(2):12-16