教研室学术小组意见教研室主任学术小组长签章月日目录摘要第章绪论研究背景电力系统负荷建模的重要意义负荷模型对潮流计算的影响负荷模型对暂态稳定的影响负荷模型对小扰动稳定的影响负荷模型对电压稳定的影响电力系统负荷建模的发展电力负荷建模的研究现状负荷模型的基本概念负荷建模的方法负荷模型的分类静态负荷模型动态负荷模型负荷建模辨识算法本文研究内容摘要电力负荷作为电力系统的个重要组成部分，在电力系统的规划设计运行和控制中有着重要的影响，受到国内外电力学者的高度重视。本文概述了电力系统负荷建模的发展和现状，介绍了负荷建模的重要性基本概念方法常见模型及其参数可辨识性问题和辨识方法。在分析比较现有负荷模型结构的基础上，由于感应电动机在电力系统负荷中占有较大的比重，对系统的运行与控制有很大影响，因此本文对动态负荷模型中的感应电动机模型进行参数辨识研究。关键词电力系统负荷模型感应电动机模型辨识算法第章绪论研究背景电力系统是由发电厂电力网和电力负荷组成的电能生产传输和转化的系统，而电力负荷则是该系统中所有电力用户的用电设备所消耗的电功率的总称，有时也包括将这些用电设备连接起来的配电网。目前，我国正处于经济快速发展的时期，电力系统也步入了大电网超高压大机组远距离的时代，但由于目前的经济发展速度远远超出了国家几年前的预期，导致近些年来出现全国范围内电力建设落后于国民经济发展水平的局面，电力系统运行在接近电网极限输送能力状态的几率大大增加，从而较大程度上存在着发生电压崩溃事故的威胁。此外，随着国民经济的高速增长，电力建设落后于经济发展速度的状况不会在短时期内解决，远距离重负荷输电的局面将会日益突出。这就迫使电力系统运行于接近网络极艰输送能力的状态。随着我国电网规模不断扩大，复杂程度越来越高，电网的动态稳定性及电压稳定性问题更加突出，负荷模型对电力系统数字仿真结果的影响不容忽视，近年来随着研究的深入，负荷建模问题进步引起了研究者的重视。在影响电力系统的稳定性诸多因素中，负荷特性是最活跃最关键最直接的因素，它从很大程度上决定了电压失稳和电压崩溃的进程。负荷模型对潮流计算暂态稳定电压稳定性的计算结果影响较大，若不恰当的负荷模型会使得计算结果与实际情况不致，从而造成系统的潜在危险或造成不必要的浪费。因此，为了使系统分析结果更加可信，使分析真正起到定量作用，负荷模型为电力系统规划运行和控制提供准确依据。有必要建立切合实际的负荷模型。电力系统负荷建模的重要意义大量的仿真计算表明负荷特性对电力系统仿真计算结果具有重要影响，表现在负荷模型的变化对系统暂态稳定电压稳定以及潮流计算的结果具有不同程度的影响在临界情况下，将发生质的变化。负荷模型对潮流计算的影响当电网运行条件好的时候，节点电压幅值在额定值附近，采用恒功率模型的潮流计算并不存在收敛问题。但对于运行恶化的系统，如故障后断开线路或切除发电机，系统中相应节点电压偏离额定值较远，采用恒功率的负荷模型时计算潮流就存在潮流收敛问题，此时若采用考虑实际负荷功率随典雅变化的负荷模型时，潮流计算的收敛性就会得到定的改善。实际的潮流收敛在降低的负荷有功无功上，采用恰当的负荷模型能改善潮流的收敛性及计算精度。负荷模型对暂态稳定的影响负荷模型对暂态稳定的影响是通过负荷功率随电压频率的变化影响作用在各发电机上的电磁功率，进而影响对各发电机起加速或者减速的剩余转矩。也就是说，负荷消耗的功率随电压的变化将影响发电机的输入输出功率的不平衡，进而影响功角的偏移和系统第摆的稳定性。与其他的系统元件不同，由于电力系统的复杂性，同种负荷特性处于系统的不同地点和在不同的故障条件下对系统稳定的影响不同，个负荷模型我们不能概而论采用它会得到保守的或乐观的结果，必须根据相应的场景来确定，选择合理的模型是得到正确结果的重要因素。仿真实例表明，对于电压频率变化幅度很大的暂态过程，采用般的适用于电压变化幅度不大的静态负荷模型是不合适的。当结果对负荷模型的灵敏度较高时，应当采用动态负荷模型。需强调的是负荷模型对暂态稳定的影响不仅与模型的结构与参数有关，还与具体型。当前的电力系统稳定计算中，动态负荷模型使用得最多的是机理式的感应电动机并联恒阻抗模型。构建该模型基本思路是综合负荷包括静态和动态两部分，静态部分用个恒定导纳等值，动态部分用台感应电动机等值，这是由于感应电动机是最主要的动态负荷。同步坐标系中该模型结构如下图。其中，负荷电压，即变电站母线电压分别为其轴轴分量综合负荷系统从电网吸收的总电流分别为其轴轴分量为感应电动机电流分别为其轴轴分量综合负荷系统从电网吸收的总功率综合负荷中静态部分的等值导纳电纳时负荷为感性。其中，感应电动机采用不同的模型，就形成了不同的综合负荷模型。当计及转子的电磁暂态和机械暂态，就形成三阶机电暂态感应电动机并联恒阻抗模型只计及转子的机械暂态，就形成阶机械暂态感应电动机并联恒阻抗模型只计及转子的电磁暂态，就形成阶电压暂态感应电动机并联恒阻抗模型。下面就详细介绍这三种模型。三阶感应电动机并联恒阻抗模型模型数学方程模型的详细推导见文献和，模型的状态方程如下式所示。上式中，为感应电动机的暂态电势为负荷的电压激励为图并联恒阻抗模型电力系统的运行角频率，则为同步角速度为感应电动机的转差率为暂态电势的衰减时间常数为定子电阻，为定子和转子同步电抗，为定子和转子暂态电抗为转子惯性时间常数为感应电动机的机械负载功率，由其相应的机械负载特性决定，感应电动机的机械负载功率通常用如下式描述其中，为负载率，为机械负载中与转速无关部分所占的百分率，负载系数。根据感应电动机的电压方程并基于图运用定律，推得以综合负荷电流作为中间输出变量的模型的输出方程如下式所示。上式中,是综合负荷总电流对应的综合负荷从电网吸收的功率。模型的稳态方程由状态方程和输出方程联立求得，如式所示，其中有关中间变量由式确定。上述各式中，下标中含的表示系统的初始稳态值下标中含的代表感应电动机的相应量式中，。根据系统辨识理论，模型有个输出方程，则可确定个非待辨识参数，这样可减少模型参数辨识过程中待辨识参数的个数，非待辨识参数可由待辨识参数根据模型的稳态方程求得。该模型中，以,为非待辨识参数，则模型待辨识参数向量是,。模型仿真步骤己知模型待辨识参数,，通过仿真算出模型输出响应过程如下假定,，由根据上式可算出再结合待辨识参数和的值根据上式可计算出,。模型的稳态方程求得状态变量初始值,和以及非对立待辨识参数,。采用四阶龙格库塔法求解模型的状态方程，得状态变量序列,。由式和求得模型响应电流序列,。由模型的输出方程求得模型输出功率序列,,。阶机械暂态感应电动机并联恒阻抗模型模型数学方程和三阶感应电动机并联恒阻抗模型比较，阶机械暂态感应电动机并联恒阻抗模型忽略转子绕组的电磁暂态，即对应于中和式中。由此可解得其中,。模型的状态方程是阶的，也就是只有转子的运动方程。其中，由上式求得，由式求得。该模型的输出方程和三阶感应电动机并联恒阻抗模型样，如式所示。模型的稳态方程式所示，其中有关中间变量由式确定。和三阶感应电动机并联恒阻抗模型样，该模型中，以,为非待辨识参数，则模型的待辨识参数向量是,。模型仿真步骤已知模型待辨识参数,，通过仿真算出模型输出响应过程如下假定,，由根据式算出再结合待辨识参数和的值由式算出,。由模型稳态方程求得状态变量初始值,和以及非对立待辨识参数令。采用四阶龙格库塔法求解模型的状态方程得状态变量下时刻的值。由式求得和，再由模型的输出方程求得模型响应电流和以及模型输出功率和。令，转第步，直到为止。阶电压暂态感应电动机并联恒阻抗模型模型数学方程参照文献和，即可推得阶电压暂态感应电动机并联恒阻抗模型。模型的状态方程如下其中，恒定值。模型的输出方程如下恒定值由状态方程和输出方程，可推得模型的稳态方程如下该模型中，以为非待辨识参数，则模型的待辨识参数向量是,。模型仿真步骤已知模型待辨识参数,，通过仿真算出模型输出响应过程如下假定,，由和待辨识参数和根据式和算出即和。由模型的稳态方程和求得状态变量初始值以及非对立待辨识参数令。采用四阶龙格库塔法求解模型的状态方程得状态变量下时刻的值。由求得和以及模型输出功率和。令，转第步，直到为止。学院毕业设计论文开题报告题目基于感应电动机的负荷模型参数辨识研究课题类别设计学生姓名学号班级专业全称指导教师年月本课题设计研究的目的了解电力系统负荷建模重要性的基础上，掌握电力负荷模型的基本概念及分类，重点掌握静态负荷模型动态负荷模型并建立综合负荷的概念。了解电力系统负荷建模的方法及研究现状的基础上，重点研究动态负荷模型中的感应电动机模型。掌握感应电动机模型的结构特点及待辨识参数的物理意义。理解感应电动机负荷模型参数辨识实现过程，通过感应电动机的三种综合负荷模型对样本进行参数辨识，以比较和分析这三种模型对实际综合负荷的描述效果。二设计研究现状和发展趋势文献综述随着我国主要电网互联进程的推进，电网的复杂程度愈来愈高，其动态稳定性及电压稳定性问题愈来愈突出，负荷模型对系统计算结果的影响已变得不容忽视。在东北华北交流联网系统稳定性分析和东北华北联网工程调试等工程项目的研究中，采用的负荷模型和参数严重地影响了系统稳定性计算结果的可信度，给决策方案的取舍带来了定困难。为了解决这问题，必须探索适用于我国现阶段大