[发明专利]一种电压敏感负荷模型及参数辨识方法

说明书

本发明涉及一种电压敏感负荷模型及参数辨识方法。本发明通过电网量测装置获取10/0.4kV变压器处电压与负荷功率数据，对传统的负荷模型进行改进，提出适用于配电网的柔性负荷模型，考虑电压与负荷随机部分之间的相关性，利用电压与负荷功率数据作为条件，以电压与负荷随机部分之间的相关性最小作为评价函数，通过粒子群算法训练改进的负荷模型使辨识出的参数能够有效拟合出电压与电压敏感负荷之间的映射函数关系，辨识改进的静态负荷模型参数，从负荷功率中分离出电压敏感负荷。随后计算有功电压特征系数p_u，解决了因配电网信噪比低、负荷波动大导致的负荷模型参数误差较大的问题。

技术领域

本发明属于电力系统自动化领域，涉及一种电压敏感负荷模型及参数辨识方法。

背景技术

目前我国电力增长态势趋缓，很多地区出现电力富余的情况，但从长远来看，仍有可能出现局部性和阶段性的紧张状态。由于电力负荷的结构性矛盾，导致电网峰谷差呈现不断拉大态势。据统计，我国95％以上的高峰负荷的累计时间仅仅只有几十个小时而已，导致了大量调峰机组的闲置和浪费。同时随着大规模新能源接入电网，其随机性、间歇性和波动性的特点，不仅难以削峰填谷，甚至导致“负调峰”现象，这都使得新能源难以充分利用。因此电力负荷构成的特殊性也就决定了它定会受外界多种影响因素的限制。

柔性负荷可以在一定时间内可以根据需求做出相应的功率调节，缓解供需侧的矛盾。面对用户用电方式越来越灵活高效的特点，对电力大数据环境下用电负荷运用聚类分析、相关性分析等数据分析方法，挖掘负荷数据潜在价值已经越来越有必要。精确合理的负荷模型，可以为系统调度和运行控制提供指导信息，具有广阔的工程应用前景。随着柔性负荷相关技术的迅猛发展，原有的负荷模型对电网的描述能力不断下降，亟须寻求适应现代电网的新型建模方法与策略。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种电压敏感负荷模型及参数辨识方法。这种方法通过在某些关键节点装设量测装置，测量电压与负荷功率数据，并对传统的负荷模型进行改进，提出适用于配电网的柔性负荷模型，并通过负荷电压数据信息利用相关性分析从负荷功率中分离出电压敏感负荷功率，随后计算有功电压特征系数p_u，解决了因配电网信噪比低、负荷波动大导致的负荷模型参数误差较大的问题。一方面有助于电力部门及时掌握区域内负荷各部分的组成，另一方面为负荷调控提供了数据支持，具有一定的应用价值。

本发明提出的一种电压敏感负荷模型及参数辨识方法，其特征在于：通过电网量测装置获取10/0.4kV变压器处电压与负荷功率数据，以负荷电压与随机成分(包括随机负荷波动、测量噪声与恒阻抗负荷)的相关性作为评价函数，训练改进的负荷模型使辨识出的参数能够有效拟合出电压与电压敏感负荷之间的映射函数关系。在模型输出电压敏感负荷辨识结果后，从负荷功率中扣除这一部分，使得剩余的随机成分与电压之间的相关性最小。在得到电压敏感负荷模型后，计算有功电压特征系数p_u，为负荷调控提供数据支持。

一种电压敏感负荷模型及参数辨识方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，通过电网量测装置获取10/0.4kV变压器处电压与负荷功率数据；然后对收集到的电压数据和负荷功率数据进行数据归一化处理。

步骤2，选取改进的负荷模型来拟合电压与电压敏感负荷之间的映射关系。基于传统ZIP模型如式(1)所示，提出一种改进模型如式(2)所示，建立电压敏感负荷的静态模型，从而将负荷分为对电压敏感的部分负荷与电压无关负荷两部分。采用的模型是基于已有的ZIP负荷模型进行改进得到，传统的ZIP模型，考虑测量噪声共计4个部分，其中恒阻抗与恒电流部分是对电压敏感的P_U，是需要建立映射函数的部分；剩下的负荷随机成分(包括恒功率)以及测量噪声如式(3)所示与电压波动没有相关性，因此可以当做一个整体。因此，改进的静态负荷模型即为保留原有ZIP模型的恒阻抗与恒电流部分，而将其余部分采用合适的方法分离出去，从而建立电压与电压敏感负荷的映射关系。