考虑负荷时变性的大区电网负荷建模研究

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1、华北电力大学博士学位论文摘要负荷建模是电力系统中公认的难题之一，长期以来，负荷建模的研究一直缺乏系统性与普遍性。本文首次提出三个递进层面的量测负荷建模方法，即:负荷建模的基础研究、负荷建模的时变性研究以及大区电网负荷建模研究。负荷建模的基础研究是从系统辨识角度对同一物理负荷，在过去某一特定时刻的动态输入输出特性的拟合;负荷的时变性研究，是对同一物理负荷，在所有时间的一般动态输入输出特性的概括;大区电网负荷建模研究大区电网中不同物理地点的负荷建模策略。负荷建模基础研究讨论的重点在于模型结构的选择、参数辨识算法的选择，以及模型参数的稳定性等方面。在广泛研究现有典型负荷模型结构的基础上，论文

2、提出了适用于量测建模的时变适应的负荷模型(TVA负荷模型);进而研究并综合应用传统辨识理论中的最小二乘辨识法和现代辨识理论中的单纯形法、遗传算法进行负荷模型辨识。论文进一步研究了负荷模型的可辨识性，对负荷模型参数不惟一做了定性分析，研究了实际负荷模型的模型参数取值区间，和不同电压等级电网的负荷模型折算问题。负荷问题作为一个区别于其它建模问题的特殊的电力系统难题，关键在于负荷的时变性。针对负荷的时变性，论文首次提出了将负荷时变性分解的思想，首先将负荷的时变性分解为负荷特性的时变性和由建模方法引起的负荷模型的时变性，然后提出了多曲线拟合参数辨识方法，很大程度上消除了建模方法引起的负荷模型的

3、时变性。进一步对负荷特性的时变性进行分解，提出了TVA负荷模型结构以消除负荷幅值大小时变性的影响，最后，采用分组算法和假设检验的工程应用策略，解决了负荷组成成分的时变性问题，从而最终从一定程度上解决了负荷的时变性问题。整个过程中，模型结构的改进是其中的关键。大区电网负荷建模研究是从模型应用角度研究对不同物理地点的负荷进行建模的问题。笔者结合基于量测和基于元件两种建模方法，首次提出了基于聚合理论的大区电网负荷建模方法，定义了模型向量基的概念，解决了基于量测建模领域对不同物理地点负荷建模的问题。论文所提出的理论成果已被应用于工程实践之中。基于论文所建立的理论，己开发了以参数辨识为基础的系统

4、的负荷建模软件平台，基于该软件平台先后完成了张家口地区电网负荷特性建模和东北电网负荷建模工作。并结合东北电网的负荷组成调查结果，建立了东北电网的负荷模型参数库。关键词:负荷建模，感应电动机，基于量测，基于元件，时变性，聚类分析，大区电网负荷建模。华北电力大学博士学位论文ABSTRACTLoadmodelingisoneofthemostdifficultproblemsinpowersystemanalysis.Therehavebeenlackingthesystematicmethodswithwideapplicabilityinthisfield.Thisdissertatio

5、nproposes,inthefirsttime,threeprogressivelayerstomodelthedynamicload,namely,modelingonloadbasiccharacteristics,modelingonloadtime-variantcharacteristicsandmodelingontheloadoflarge-scalepowergrid.Thefirstlayerfocusesonthemodelingonthedynamiccharacteristicsofthespecificphysicloadatthespecifictime;

6、thesecondlayerfocusesonthemodelingofthegeneraldynamiccharacteristicsofthespecificloadallthetime;whilethethirdlayerconcentratesontheloadmodelingforlarge-scalepowergrid.Thekeyinmodelingtheloadbasiccharacteristicliesonthechoiceofthemodelstructure,theidentificationalgorithmandalsoonthestabilityofthe

7、modelparameters.Afterwidelyresearchingonthecurrentlyavailabletypicalloadmodels,thisdissertationpresentstheTime-variantAdaptiveloadmodelstructure,i.e.TVAloadmodelstructure,whichismoreadaptivetothemeasurement-basedloadmodeling