论文总字数：24619字

摘 要

电力系统在不断扩大规模的同时，它自身的复杂度也随之增加，因而大电网的稳定性这一问题也越来越受关注。然而，电力系统负荷模型的选取对于电网的稳定性的计算有着很大的影响。为了确保电力系统运行的安全性这一特性，研究电力系统的动态特性时，就需要进行系统的模拟运行。因此，电力系统仿真的可信度与系统的运行、规划、设计等诸多方面息息相关。为了仿真结果令人信服，仿真中所使用的负荷的各个模型与参数必须确保是有效与合理，这就需要通过进行大量的扰动实验来比较，进而对负荷模型及参数进行验证并校准。由于电网规模的扩大，电力系统负荷节点数量也随之增多，其时变性、多样性、分散性等特点也使建立精确的负荷模型变得越加困难。

本文主要是研究大规模电力系统负荷模型的校准，因此，对电力系统负荷模型的基本概念，负荷的分类，负荷模型的建立等等就需要有一定的了解。因而，在研究这一问题就需研究电力系统负荷模型的暂态稳定性，本文主要是运用电科院综合程序PSASP软件对IEEE10机39节点测试系统进行暂态稳定特性分析，从而根据其在不同扰动场景下的适用性，判断负荷模型的有效性及准确性，之后，进一步根据负荷模型的有效性对负荷模型结构和参数进行校准。

关键词： 负荷模型 参数辨识 校准研究 负荷分类Research on Calibration of Load Model for Large Scale Power System

Abstract

Power system in the continuous expansion of the scale of the same time, it also increases the complexity of its own, so the stability of the large power grid, this problem has become more and more attention. However, the selection of power system load model has a great influence on the stability of the power grid. In order to ensure the security of the power system operation, it is necessary to simulate the dynamic characteristics of the power system. Therefore, the reliability of power system simulation is closely related to the operation, planning and design of the system. In order to simulation result is convincing, used in the simulation of load model and parameter must ensure that is effective and reasonable, which requires through a lot of perturbation experiments to compare, then carries on the verification and calibration of load model and its parameter. Due to the expansion of the scale of power grid, power system load node number also increases, its time-varying, diversity and dispersion characteristics also make accurate load models become increasingly difficult to build.

This paper is mainly to study the calibration of large-scale power system load model, therefore, the basic concept of the power system load model, the classification of the load, the establishment of the load model and so on need to have a certain understanding. Therefore, in the study of this problem would need to study of load model of power system transient stability. The main purpose of this paper is using the EPRI software package (PSASP) software to concerning an IEEE 10 machine 39 bus test system for transient stability analysis, which according to the scene of applicability in different disturbance, judge validity and accuracy of load model, and further according to the validity of the load model the load model structure and parameters are calibrated.

Key Word: Load Model; Parameter Identification; Calibration Research; Load Classification

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 课题研究的背景 2

1.2 国内外研究现状 2

1.2.1 国外负荷模型研究情况 2

1.2.2 国内负荷模型研究情况 2

1.3 论文的主要研究内容 5

第二章 电力系统负荷建模 6

2.1 电力系统负荷模型 6

2.2 负荷模型的分类 7

2.2.1 静态负荷模型 7

2.2.2 动态负荷模型 11

2.2.3 综合负荷模型 16

2.3 负荷建模的方法 18

2.3.1 统计综合法 18

2.3.2 总体测辨法 19

2.3.3 故障拟合法 20

2.4 系统的参数辨识 23

2.4.1 线性的方法 24

2.4.2 非线性的方法 25

2.5 本章小结 27

第三章 电力系统的负荷模型 28

3.1 仿真平台的搭建 28

3.2 参数设置 29

3.3 分类特征向量选取 31

3.4 K-means聚类方法分类 32

3.4.1 K-means聚类方法介绍 32

3.4.2 负荷聚类结果 34

3.5 小结 35

第四章 大规模电力系统负荷模型的参数校准 36

4.1 故障设置 36

4.2 灵敏度参数降维 37

4.3 参数辨识理论 38

4.4 模型校准仿真算为例 41

4.5 小结 45

第五章 总结 46

参考文献 47

致谢 51

第一章 绪论

1.1 课题研究的背景

由、、、和等环节组成的电能生产与消费系统即为电力系统。电力系统有时也被称为电力负荷，与配电网相连的电力系统有时也包含在电力负荷之内，它们一同成为了电力系统中的重要构成，并且，电力生产的目的是为电力系统提供满足要求的电能。所谓负荷模型，从一定程度上来说，是指反映（大小和频率）和功率（有功和无功）之间或者和注入母线负荷之间相互关系的一种。“负荷模型”这条术语既可以用来指模型表达式本身，同时也可以用来指表达式及表达式参数的特定值（如系数、指数等）^[1]。

目前，电力系统的设计、规划、运行都依赖于电力系统的数字仿真，并且电力系统的决策都是根据数字仿真的结果来进行相对应的调整。然而，数字仿真仅仅只是模拟真实情况，它与现实生活中的电力系统肯定存在着或多或少的差距。同时，电力系统的决策是否正确就与误差的大小及性质存在着一锤定音的关系。因而，这就需要考略正反两方面的因素。一方面，倘若以悲观的仿真分析结果作为决策的依据，那么，就会产生一定的后果。在规划设计上，则会浪费大量的资金来加强本不需要加强的系统结构和反事故措施；在运行上，采用这种想法，就会使的受到克制，也不会得到充分的使用了^[2]。另一方面，倘若以的仿真结果作为的依据，那么，相应地也会产生一定的不良的结果。在规划设计上，将会因为在构造系统的结构、采取措施以避免事故上投入的资金量过少，从而使系统规划方案不够完善与合理，在今后的系统运行上可能会产生很多的不利因素，使得运行受到一定的限制；在运行上，也会因为系统运行处于或处于忽视的状态从而产生风险，或者未及时采取预防措施，将会引发事故，从而造成不利的后果。通常利用模型的来决定的仿真中所得中含有的的，在电力系统模型，和模型已经相当成熟，相比较而言，电力负荷模型就太简单了，其大都都是从负荷的基本中引申，采用了最为的简单模型，例如：、模型、模型或三者相互组合而成的模型，而不考虑其他因素。

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