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在过去的几十年时间里,电力系统输电网络的建模技术和发电机及其控制系统的建模技术已经取得了很大的发展。与之相比,电力系统负荷建模则发展相当缓慢,在电力系统仿真计算中,粗糙的负荷模型阻碍了电力系统仿真计算的精度,因此对电力系统负荷模型的研究以及建模方法的改进是迫切需要的。由于电力系统中综合电力负荷具有复杂性、变结构性和不同地域特性的差异等特点决定了负荷建模的困难程度。目前还没有一种简单有效且通用的建模方法,建立一种万能的,符合任何情况的模型是不可能的。但逐步建立更加接近真实的工程实用的电力负荷模型,使之更加合理、有效则是可能的,也是现在众多学者和工程技术人员努力奋斗的目标。
本文从负荷建模的意义和思路出发,依次介绍了电力负荷建模的方法、现状以及现有的负荷建模方法存在的问题。重点针对现有建模方法存在的问题进行了深入分析,并且依次介绍了电力系统静态负荷模型以及静态负荷特性综合方法,电力系统动态负荷模型以及动态负荷特性的综合方法。然后分别介绍静态负荷模型和动态负荷模型参数的辨识方法。最后在统计综合法建模的基础上重点研究了考虑实际电网影响的负荷特性综合的方法。该文提出的负荷特性综合方法同时考虑了电网中同时存在地方电厂、无功补偿设备等情况下的负荷特性的综合。对于静态特性的综合充分考虑了电力网络的拓扑结构,引入了考虑负荷特性的潮流计算的方法,采用从用户端得到的负荷特性参数,得到更高电压级负荷节点的负荷特性。与传统的忽略电网内部结构影响的负荷特性综合方法相比较,这种方法得出的结果更加的接近于实际情况。对于电力系统动态特性的综合,考虑了电网结构对动态负荷特性统计综合的影响,提出了采用感应电动机并联恒阻抗的动态等值模型结构。模型参数辨识所需要的原始数据即模型的激励和响应来源于实际网络的动稳定计算结果,这些数据随着时间的不同、电网结构的不同是不一样的,所以对于同一模型结构,辨识出来的参数也是不同的。这种方法虽然增加了一定的计算量,但是却为动态负荷建模提供了更加准确和有效的依据。
本文最后按照上述提出的静态特性的综合方法,以Visio为平台,开发了图形化电力负荷特性的综合程序,并且根据河南电力公司提供的2012年夏季典型日下的各个110kV变电站低压侧母线的负荷特性数据。对郑州市现有的13个220kV变电站的高压母线的负荷特性进行了综合,显然该方法得出的静态负荷特性参数具有有效性和实用性,并且可以在实际工程中得到应用和采纳。