[发明专利]基于小扰动数据的电力负荷模型在线解析方法

权利要求书

1.一种基于小扰动数据的电力负荷模型在线解析方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一：选取响应特性差异明显的多类电力负荷作为典型电力负荷，获取各类典型电力负荷的单元电压/频率-功率响应特性参数，建立典型电力负荷单元模型库；

步骤二：以电力负荷l表示由节点供电的电力负荷整体，获取电力负荷l的在线实时量测数据，包括在线实时量测的节点电压、频率和功率数据，进而得到电力负荷l的单元电压/频率-功率响应特性参数；

步骤三：依据所述典型电力负荷单元模型库中的电力负荷类型，根据步骤二量测得到的数据及电力负荷l的实际情况，选定其中超过负荷总容量5％的电力负荷成分类型；

步骤四：对于步骤三选定的电力负荷l的电力负荷成分类型，将它们的单元电压/频率-功率响应特性参数进行加权聚合，近似估计电力负荷l的包括全部电力负荷类型对应的综合单元电压/频率-功率响应特性参数；

步骤五：根据步骤二的在线实时量测数据对步骤四中参与加权聚合的权重系数进行最优求解，确定该电力负荷l的电力负荷成分比例，实现电力负荷模型在线解析，进而确定电力负荷l的完整综合电压/频率-功率响应特性；

步骤一中，所述典型电力负荷指的是电力用户生产、生活中常用的典型电器设备类型，包括工厂用的各种电动机、商业楼宇用的空调、热泵以及居民用的电视机、电热水器、空调和电饭锅，以及由典型电器设备集聚形成的典型综合负荷，包括以居民用的电器设备为主的居民负荷、以商业楼宇用的电器设备为主的商业负荷、以工厂用的电器设备为主的工业负荷、以农业用的电器设备为主的农业负荷，以及其他用于特定用途的特殊负荷；

步骤四中，近似估计电力负荷l的包括全部电力负荷类型对应的综合单元电压/频率-功率响应特性参数的计算方法如下：

所述电力负荷l所含各类典型电器设备或综合负荷的供电电压与电力负荷l的节点电压相等，电力负荷l的功率用N类电器设备或综合负荷功率的加权聚合来近似估计，如式(7)和(8)所示：

式(7)和式(8)中，和分别表示电压U和频率f下，电力负荷l的归一化有功功率和无功功率估计值；p₁(U,f)、p₂(U,f)、…、p_N(U,f)分别表示第1、2、…、N类电器设备或综合负荷在电压U和频率f下的归一化有功功率和无功功率；ω₁、ω₂、…、ω_N分别表示第1、2、…、N类电器设备或综合负荷的功率权重系数，∑_nω_n＝1；

对于所述电力负荷l在一段时间内的功率的近似估计方法如下：

在电力负荷l的成分及其比例不变的时间段内，将步骤二中量测数据中对应该时间段内的M组节点电压、频率数据代入式(7)和(8)得到以功率权重系数为未知数的方程组，其矩阵形式如式(9)所示；

式(9)中，和分别表示第m组表示电压/频率下的电力负荷l的有功功率和无功功率估计值，p_i(U_m,f_m)和q_i(U_m,f_m)分别表示第m组表示电压/频率下的第i类电器设备或综合负荷消耗的归一化有功功率和无功功率，m∈{1,2,…,M}；

步骤五中，以既定电压/频率下的功率估计值与实际量测值之间最接近为目标，对加权聚合的权重系数进行最优求解：

功率估计值与实际量测值之间的偏差表达式如式(10)所示：

式(10)中，p_l(U_m,f_m)和q_l(U_m,f_m)分别表示第m组电压/频率下电力负荷l的有功功率和无功功率实际量测值；Δp_l,m和Δq_l,m分别表示第m组电压/频率下电力负荷l的有功功率和无功功率估计值与实际量测值之间的偏差；

基于式(10)，建立如下目标函数：

g＝||[Δp_l,1 Δq_l,1…Δp_l,m Δq_l,m…Δp_l,M Δq_l,M]^T||_p (11)

其中，||·||_p表示向量的L-p范数，p的取值是1，2或∞；

找到一组满足∑_nω_n＝1且任意ω_n∈[0,1]的权重系数，使得式(11)具有最小值，即实现模型解析，进而确定该节点的完整综合电压/频率-功率响应特性。