[发明专利]一种特殊负荷建模方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种特殊负荷建模方法，属于电力系统负荷建模领域。

背景技术

特殊负荷给电力系统的安全稳定运行、电力设备的正常使用、电能质量等带来了多方面的挑战。现有的研究针对不同的问题作了不同程度的开展。针对电弧炉为代表的设备模型的研究较早，取得了较多的研究成果，目前现有的模型能够模拟设备的电压和电流的非线性关系，为电力研究人员在谐波估计、投入无功补偿设备规划等方面提供了重要的依据。特殊负荷的冲击特性作为研究的另一个重要方向，已取得了一些成果，可用于局部电网的安全稳定分析，估计冶金、钢铁等特殊负荷的接入对电力系统相关指标的影响。但总体来说，现有的研究仍存在模型结构过于简单的问题。现有特殊负荷冲击特性模型基本采用电流源或者功率源的形式模拟特殊负荷对电网的影响，忽略了负荷自身的电气特性，即负荷功率和系统电压、频率的函数关系，而传统负荷模型主要研究负荷电气特性，无法体现特殊负荷的功率自变特性和冲击特性。所以，现有模型不能完整体现特殊负荷的特性。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种特殊负荷建模方法。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种特殊负荷建模方法，包括以下步骤，

步骤一，调研特殊负荷相关信息；

步骤二，根据调研结果，分析特殊负荷特性，提出特殊负荷模型结构；

步骤三，根据实际特殊负荷录波数据的整体波形变化趋势，对特殊负荷进行分类简化；

步骤四，分析所要研究的特殊负荷实际录波数据的整体波形变化趋势，基于之前分类简化的结果，判定该特殊负荷所归类型。

特殊负荷模型结构是将特殊负荷看作常规负荷受到H(U(t),G(t))函数的作用，接入电网；

其中，U(t)部分用以表达特殊负荷功率随电网电压变化而变化的被动特性，G(t)用以表达特殊负荷随自身生产过程变化而引起的功率自变特性。

本发明所达到的有益效果：本发明提出的特殊负荷建模方法通用性较强，不同种类的特殊负荷均可以按照该方法进行建模；并且本发明提出的特殊负荷模型结构综合考虑了特殊负荷的被动特性和主动特性，而不是单一的只考虑某一部分特性，故模型结构更加合理。

附图说明

图1为本发明的流程图。

图2为特殊负荷模型结构。

图3为负荷CLM模型结构。

图4为硅铁负荷功率随时间变化曲线。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，一种特殊负荷建模方法，包括以下步骤：

步骤一，调研特殊负荷相关信息。

调研发现特殊负荷主要分布在传统工业、电气化铁路、电动汽车等行业，容量较大，通常其从电网汲取的功率随着其生产过程的特性而大幅变化，该类负荷由于自身的特性，可以在极短的时间内(秒级乃至毫秒级)从电网汲取或释放几十兆瓦乃至百兆瓦的功率，如轧钢机(轧钢)、电解铝、硅铁冶炼(电弧炉)等，对电网造成较大的冲击。

步骤二，根据调研结果，分析特殊负荷特性，提出特殊负荷模型结构。

基于步骤一对特殊负荷特性的调研，特殊负荷区别于常规负荷，实质上是特殊负荷内部特性随生产过程发生变化，引起外在功率变化。特殊负荷会带来较大功率冲击，影响其所在局部电网的稳定运行。但是在大电网中，特殊负荷的功率冲击并不会产生很大影响，往往更关心特殊负荷功率随大电网电压、频率变化而体现出的被动特性，又因大电网中频率波动一般较小，故在此只考虑特殊负荷功率随电网电压变化而变化的被动特性。因此，为完整分析特殊负荷特性，我们建立综合考虑被动特性和冲击特性的特殊负荷模型，其中被动特性体现电网因发生扰动或者故障时母线电压变化而引起的特殊负荷功率变化，冲击特性体现特殊负荷因自身生产过程变化而引起的功率大幅变化。

特殊负荷模型结构如图2所示，是将特殊负荷看作常规负荷受到H(U(t),G(t))函数的作用，接入电网。

其中，U(t)部分用以表达特殊负荷功率随电网电压变化而变化的被动特性；G(t)用以表达特殊负荷随自身生产过程变化而引起的功率自变特性，自变特性中以冲击特性对电网影响最大，故以下对特殊负荷的研究主要针对冲击特性；常规负荷模型采用CLM，由等值静态负荷和等值电动机并联表达，静态负荷可以单独采用恒阻抗模型、恒电流模型或者恒功率模型，也可以采用以上模型的并联组合形式来表达；电动机模型采用三阶感应电动机模型；电网等值阻抗加在电动机的等值定子阻抗上。