一种电网负荷模型评估方法及系统与流程

1.本发明涉及电力系统安全领域，尤其涉及一种电网负荷模型评估方法及系统。


背景技术：

2.随着电网互联程度的提高，电网动态稳定性及电压稳定性问题愈来愈突出，负荷模型对系统稳定特性仿真结果的影响已不容忽视。由于大量分布式电源接入、负荷结构变化等因素影响，电网现有负荷模型适应性有所降低，并成为提高系统稳定特性仿真准确度的主要瓶颈之一。
3.大量的实验表明：负荷特性对系统仿真计算结果具有重要作用，不同的负荷模型对系统的暂态稳定、动态稳定、电压稳定等稳定性问题都有不同程度的影响。然而，现有电网负荷模型难以直接准确的获知其稳定性，不便于对电网负荷模型进行适应性调整。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明实施例提供了一种电网负荷模型评估方法及系统，以解决无法准确获知电网负荷模型稳定性的问题。
5.在本发明实施例的第一方面，提供了一种电网负荷模型评估方法，包括：
6.对电网负荷特征进行调查后，基于调查数据统计分析变电站对应的负荷设备类型、各类型负荷设备比例和设备类型参数；
7.根据变电站对应的负荷设备类型、各类型负荷设备比例和设备类型参数，分别计算静态负荷模型参数和动态马达负荷模型参数，并构建变电站综合负荷模型；
8.对所述变电站综合负荷模型进行仿真验证，并基于所述变电站综合负荷模型评估原电网负荷模型的稳定性。
9.在本发明实施例的第二方面，提供了一种电网负荷模型评估系统，包括：
10.统计分析模块，用于对电网负荷特征进行调查后，基于调查数据统计分析变电站对应的负荷设备类型、各类型负荷设备比例和设备类型参数；
11.参数计算模块，用于根据变电站对应的负荷设备类型、各类型负荷设备比例和设备类型参数，分别计算静态负荷模型参数和动态马达负荷模型参数，并构建变电站综合负荷模型；
12.模型评估模块，用于对所述变电站综合负荷模型进行仿真验证，并基于所述变电站综合负荷模型评估原电网负荷模型的稳定性。
13.在本发明实施例的第三方面，提供了一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如本发明实施例第一方面所述方法的步骤。
14.本发明实施例的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本发明实施例第一方面提供的所述方法的步骤。
15.本发明实施例中，通过对电网负荷特征进行调查后，基于调查数据统计分析变电站对应的负荷设备类型、各类型负荷设备比例和设备类型参数，分别计算对应的静态负荷模型参数和动态马达负荷模型参数，并构建变电站综合负荷模型，对变电站综合负荷模型进行仿真验证，并评估原电网负荷模型的稳定性。从而能够对已有的电网负荷模型进行适应性评估，进而准确判定其稳定性。该评估方法简单高效，保证仿真准确度，便于提升电网负荷模型参数适应性，提高电力系统的稳定性。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获取其他附图。
17.图1为本发明的一个实施例提供的一种电网负荷模型评估方法的流程示意图；
18.图2为本发明的一个实施例提供的一种电网负荷模型评估方法的另一流程示意图；
19.图3为本发明的一个实施例提供的一种电网负荷模型评估系统的结构示意图；
20.图4为本发明的一个实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
21.为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
22.本发明的说明书或权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及其他相近意思表述，意指覆盖不排他的包含，如包含一系列步骤或单元的过程、方法或系统、设备没有限定于已列出的步骤或单元。
23.请参阅图1，图1为本发明实施例提供的一种电网负荷模型评估方法的流程示意图，包括：
24.s101、对电网负荷特征进行调查后，基于调查数据统计分析变电站对应的负荷设备类型、各类型负荷设备比例和设备类型参数；
25.对电网负荷按负荷性质进行分类，对电网的负荷特性进行普查，将负荷类型分为普通工业负荷，居民商业负荷，工业居民商业混合负荷，工业居民商业农业混合负荷，居民商业农业混合负荷，高耗能负荷及其他负荷类型共七类。
26.其中，根据各地区的实际情况，对典型负荷站点，进行配电网络、负荷构成、负荷特性的详细调查，并计算每种用电设备在各负荷类型中的所占比重，所述负荷类型包括普通工业负荷、居民商业负荷、工业居民商业混合负荷、工业居民商业农业混合负荷、居民商业农业混合负荷、高耗能负荷及其它负荷类型共七类。
27.示例性的，以普通工业负荷类型的某变电站为例，220kv变电站所涉及设备类型及各设备类型占有的比例如下表：
[0028][0029]
表1
[0030]
s102、根据变电站对应的负荷设备类型、各类型负荷设备比例和设备类型参数，分别计算静态负荷模型参数和动态马达负荷模型参数，并构建变电站综合负荷模型；
[0031]
负荷特性通常是由有功功率、无功功率相对于电压、频率的关系曲线给定的，为了得到用于潮流和稳定计算的数学模型，必须进行一定的近似。
[0032]
具体的，将有功功率、无功功率相对于电压和频率的关系曲线线性化；基于特定的负荷值，计算静态负荷模型对应的静态特性参数。
[0033]
对于负荷，可以对有功、无功相对于电压、频率的关系曲线进行线性化，得到：
[0034][0035][0036]
其中的为负荷特性参数，对于给定的电压和频率，这几个特性参数是固定的。
[0037]
对于某一负荷，要求给出整个负荷的特性参数和功率因数，即整个负荷的和pf，这样可以确定整个负荷的静态特性参数。
[0038]
当负荷中含有马达，则需要计算马达功率占整个负荷功率的比例、马达参数和除马达负荷外的负荷特性参数。马达参数主要包括定子电阻rs、定子电抗xs、激磁电抗xm、转子电阻rr、转子电抗xr、低压释放电压vi、低压释放延迟ti、机械转矩系数a和b、惯性时间常数tj和负载率lfm。
[0039]
由此，可以得到静态负荷模型参数和动态马达负荷模型参数。
[0040]
进一步的，计算不同负荷类型中静态负荷模型参数和动态马达负荷模型参数，得到所述变电站综合负荷模型。
[0041]
对所有设备类型进行综合计算，得到一组负荷模型参数。当考虑负荷的动态特性时，采用马达负荷模型和静态负荷模型表示。
[0042]
示例性的，夏季时，220kv变电站的马达 静态负荷模型中的马达参数和静态负荷参数分别如下表所示：
[0043][0044]
表2
[0045]
zp％zq％ip％iq％pp％pq％r*x*10108585550.0030.07
[0046]
表3
[0047]
表中，tj表示马达惯性时间常数、rs表示马达定子电阻、xs表示马达定子电抗、xm表示马达激磁电抗、rr表示马达转子电阻、xr表示马达转子电抗，r*表示配网支路电阻，x*表示配网支路电抗、zp％表示静态有功负荷构成中的恒阻抗成分、zq％表示静态无功负荷构成中的恒阻抗成分、ip％表示静态有功负荷构成中的恒电流成分、iq％表示静态无功负荷构成中的恒电流成分、pp％表示静态有功负荷构成中的恒功率成分、pq％表示静态无功负荷构成中的恒功率抗成分。
[0048]
计算不同负荷类型下的特性参数，将所有类型负荷进行综合，得到综合负荷参数。
[0049]
示例性的，电网slm(配电网络综合负荷模型)模型参数如下表所示：
[0050][0051]
表4(a)
[0052][0053][0054]
表4(b)
[0055]
表4(a)为电网各类型slm模型马达比例和静态负荷zip比例统计表。马达占比最高的是普通工业类负荷，为75％；其次为工业居民商业混合类50％和工业居民农业混合类45％，居民商业类最低，为30％。从负荷调查中也可以看到工业类负荷中有较大的电动机占比，农业中也有较多的电动机使用，占比其次，而居民和商业类用电设备用马达占比较小。静态负荷方面，电网部分采用恒电流模型，最后综合三类负荷的静态模型中均为ip％占比最大。
[0056]
表4(b)为马达其他参数和配网电阻电抗参数，工业类负荷普遍有着较高的负载率，且惯性时间常数tj也较大，而商业居民类负荷则较小。普通工业和工业居民农业模型有着最高的负载率和惯性时间常数tj，而商业居民类最低；工业类slm模型的定子电抗、转子电抗和激磁电抗普遍比居民商业类要高，而定子电阻和转子电阻比居民商业类要低。
[0057]
s103、对所述变电站综合负荷模型进行仿真验证，评估所述变电站综合负荷模型的稳定性。
[0058]
具体的，如图2所示，在s201中，对负荷模型的有效性进行验证，通过仿真计算，对比所述变电站综合负荷模型与原荷模型差异，计算各类差异值的变动幅度，评估原电网负荷模型的稳定性，即对电网负荷模型稳定特性进行适应性评估。
[0059]
进一步的，在s202中，将所述变电站综合负荷模型替换原电网负荷模型，在所述变电站综合负荷模型基础上，对电网暂态功角稳定、暂态电压稳定、动态稳定特性进行分析，在相同方式下对比替换模型前后稳定特性的差异，分析模型的应用效果。
[0060]
负荷建模得到的配电网slm负荷模型，代替电网原有负荷模型，在slm负荷模型基础上，对电网暂态功角稳定、暂态电压稳定、动态稳定特性进行分析，并在相同方式下对比更换模型前后稳定特性的差异，对比分析模型的应用效果，得出负荷模型适应性评估结论。
[0061]
本实施例中，基于调查数据的统计分析，计算各类设备负荷数据，进而确定静态模型参数和马达负荷模型参数，构建综合负荷模型，基于综合负荷模型对原模型的稳定性进行评估。从而简单高效的实现对电网负荷模型稳定特定适应性评估，便于提升电力系统的稳定性。
[0062]
应理解，上述实施例中各步骤的序号大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
[0063]
图3为本发明实施例提供的一种电网负荷模型评估系统的结构示意图，该系统包括：
[0064]
统计分析模块310，用于对电网负荷特征进行调查后，基于调查数据统计分析变电站对应的负荷设备类型、各类型负荷设备比例和设备类型参数；
[0065]
进一步的，所述统计分析模块310还包括：计算每种用电设备在各负荷类型中的所占比重，其中，所述负荷类型包括普通工业负荷、居民商业负荷、工业居民商业混合负荷、工业居民商业农业混合负荷、居民商业农业混合负荷、高耗能负荷及其它负荷类型共七类。
[0066]
参数计算模块320，用于根据变电站对应的负荷设备类型、各类型负荷设备比例和设备类型参数，分别计算静态负荷模型参数和动态马达负荷模型参数，并构建变电站综合负荷模型；
[0067]
其中，将有功功率、无功功率相对于电压和频率的关系曲线线性化；基于特定的负荷值，计算静态负荷模型对应的静态特性参数。
[0068]
其中，计算不同负荷类型中静态负荷模型参数和动态马达负荷模型参数，得到所述变电站综合负荷模型。
[0069]
模型评估模块330，用于对所述变电站综合负荷模型进行仿真验证，并基于所述变电站综合负荷模型评估原电网负荷模型的稳定性。
[0070]
具体的，对比所述变电站综合负荷模型与原荷模型差异，计算各类差异值的变动幅度，评估原电网负荷模型的稳定性。
[0071]
进一步的，将所述变电站综合负荷模型替换原电网负荷模型，在所述变电站综合负荷模型基础上，对电网暂态功角稳定、暂态电压稳定、动态稳定特性进行分析，在相同方式下对比替换模型前后稳定特性的差异。
[0072]
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和模块的具体工作过程可以参考前述方法实施例中对应的过程，在此不再赘述。
[0073]
图4是本发明一实施例提供的一种电子设备的结构示意图。所述电子设备用于电网负荷模型稳定性评估，通常为计算机。如图4所示，该实施例的电子终端设备4包括：存储器410、处理器420以及系统总线430，所述存储器410包括存储其上的可运行的程序4101，本领域技术人员可以理解，图4中示出的电子设备结构并不构成对电子设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
[0074]
下面结合图4对电子设备的各个构成部件进行具体的介绍：
[0075]
存储器410可用于存储软件程序以及模块，处理器420通过运行存储在存储器410的软件程序以及模块，从而执行电子设备的各种功能应用以及数据处理。存储器410可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序等；存储数据区可存储根据电子设备的使用所创建的数据(比如缓存数据)等。此外，
存储器410可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
[0076]
在存储器410上包含网络请求方法的可运行程序4101，所述可运行程序4101可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或多个模块/单元被存储在所述存储器410中，并由处理器420执行，以实现事故预判等，所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序4101在所述电子设备4中的执行过程。例如，所述计算机程序4101可以被分割为统计分析模块、参数计算模块和模型评估模块。
[0077]
处理器420是电子设备的控制中心，利用各种接口和线路连接整个电子设备的各个部分，通过运行或执行存储在存储器410内的软件程序和/或模块，以及调用存储在存储器410内的数据，执行电子设备的各种功能和处理数据，从而对电子设备进行整体状态监控。可选的，处理器420可包括一个或多个处理单元；优选的，处理器420可集成应用处理器和调制解调处理器，其中，应用处理器主要处理操作系统、应用程序等，调制解调处理器主要处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调处理器也可以不集成到处理器420中。
[0078]
系统总线430是用来连接计算机内部各功能部件，可以传送数据信息、地址信息、控制信息，其种类可以是例如pci总线、isa总线、vesa总线等。处理器420的指令通过总线传递至存储器410，存储器410反馈数据给处理器420，系统总线430负责处理器420与存储器410之间的数据、指令交互。当然系统总线430还可以接入其他设备，例如网络接口、显示设备等。
[0079]
在本发明实施例中，该电子设备所包括的处理420执行的可运行程序包括：
[0080]
对电网负荷特征进行调查后，基于调查数据统计分析变电站对应的负荷设备类型、各类型负荷设备比例和设备类型参数；
[0081]
根据变电站对应的负荷设备类型、各类型负荷设备比例和设备类型参数，分别计算静态负荷模型参数和动态马达负荷模型参数，并构建变电站综合负荷模型；
[0082]
对所述变电站综合负荷模型进行仿真验证，并基于所述变电站综合负荷模型评估原电网负荷模型的稳定性。
[0083]
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
[0084]
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。