【正文】 電力系統(tǒng)辨識與電力系統(tǒng)辨識與綜合負(fù)荷建模綜合負(fù)荷建模李欣然李欣然2022年年 5月月202205 1綜合負(fù)荷建模本課程的基本內(nèi)容與教學(xué)要求：內(nèi)容： 系統(tǒng)辨識的基本概念 系統(tǒng)辨識應(yīng)用 —— 電力系統(tǒng)負(fù)荷建模的基本原理與方法要求： 了解 —— 熟悉 —— 應(yīng)用 基本概念 基本原理 基本方法 基本應(yīng)用2第 0章 系統(tǒng)辨識概論 系統(tǒng)仿真的基本概念(1)系統(tǒng)仿真及其作用 仿真的涵義：實際物理系統(tǒng)的模擬 —— 根據(jù)模擬理論（相似理論）設(shè)計一個能夠反應(yīng)實際系統(tǒng)或過程的模型，通過模型試驗求得結(jié)論，進(jìn)而分析得出實際系統(tǒng)結(jié)論的研究過程。 仿真的作用：代替實際系統(tǒng)進(jìn)行實驗，分析系統(tǒng)運行狀態(tài)—— 重要實驗手段 仿真的方法：物理仿真、數(shù)字仿真 仿真的過程與步驟： （ a）建立模型 （ b）模擬試驗； （ c）結(jié)論分析和誤差估計。原型：實際物理對象模型：模擬裝置或模擬系統(tǒng)模型類型：數(shù)學(xué)模型物理模型3① 幾何相似： 空間測度成比例第 0章 系統(tǒng)辨識概論 系統(tǒng)仿真的基本概念(2)系統(tǒng)相似及其基本類型 相似：幾何上 或 物理過程相同或相近 類型： 6種 基本的 “相似 ”類型各軸同比相似：各軸異比相似：4各軸同比相似：各軸異比相似： 系統(tǒng)仿真的基本概念(2)系統(tǒng)相似及其基本類型 ② 現(xiàn)象相似： 不同系統(tǒng)所發(fā)生的過程中，各對應(yīng)物理量存在一個固定的比例系數(shù)第 0章 系統(tǒng)辨識概論5③ 絕對相似： 2個系統(tǒng)中所產(chǎn)生的全部 過程 （ 物理量 ）完全相似 —— 全部幾何尺寸和相應(yīng)參數(shù)在時間和空間上所產(chǎn)生的全部變化完全相似④ 完全相似： 2個系統(tǒng)中所研究的某一（某些）現(xiàn)象的一切過程在時間和空間上都是相似的。 例： 2臺同步發(fā)電機(jī)電磁現(xiàn)象完全相似： i(t)、 u(t)、電場和磁場分布相似。⑤ 局部相似（不完全相似）： 個別方面的相似 例： 2臺同步發(fā)電機(jī)， i(t) 相似，但電場和磁場分布不相似。⑥ 近似相似： 在某些假設(shè)條件下的現(xiàn)象相似 例：研究 2臺同步發(fā)電機(jī)的機(jī)電暫態(tài)過程，可以不計定子電流中的直流和倍頻分量 以及 轉(zhuǎn)子電流中的周期分量第 0章 系統(tǒng)辨識概論 系統(tǒng)仿真的基本概念(2)系統(tǒng)相似及其基本類型6① 相似判據(jù)： 在模擬某一現(xiàn)象是，所參與的物理量（即描述此現(xiàn)象的各有關(guān)物理量） 之間應(yīng)當(dāng)保持的某種固定關(guān)系。② 相似定理： 描述 2個過程相似應(yīng)當(dāng)滿足的充分必要條件。可以用相似判據(jù)應(yīng)當(dāng)滿足 的關(guān)系來描述。 相似第一定理： 相似系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)有同樣的相似判據(jù) ,即其相似指標(biāo)等于 “1” 例如： 研究電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)潮流或短路電流時，所參與的物理量包括 V、 I、 S （ P、 Q）、 Z 、 Y ，它們之間將滿足某種固定關(guān)系。 根據(jù)相似第一定理，原型系統(tǒng)（ “0”）和模型系統(tǒng)（ “1”）的各物理量之間應(yīng)當(dāng)滿足：第 0章 系統(tǒng)辨識概論 系統(tǒng)仿真的基本概念(3)系統(tǒng)模擬的基本原理 —— 相似定理7 ② 相似定理： 相似第二定理： 一個系統(tǒng)由 n各不同量綱的物理量組成，其中有 k個是獨立 的基本量，則另外 nk個物理量與基本量所組成的 nk個無 量綱的比例系數(shù)可以用算式完全表達(dá)，這些比例系數(shù)就是 相似判據(jù)。 相似第三定理： 如果兩個現(xiàn)象的單值條件相似，且從單值條件引出的相似 判據(jù)數(shù)值相等，則此二現(xiàn)象相似。 單值條件相似包括： 幾何相似； 物理參數(shù)相似； 其實條件相似； 邊界條件相似； 時間相似。第 0章 系統(tǒng)辨識概論 系統(tǒng)仿真的基本概念(3)系統(tǒng)模擬的基本原理 —— 相似定理8第 0章 系統(tǒng)辨識概論 系統(tǒng)辨識的基本概念(1)系統(tǒng)辨識的內(nèi)涵與意義 系統(tǒng)辨識（ System Identification ）是現(xiàn)代控制理論的學(xué)科分支 在現(xiàn)代控制理論與控制工程中具有重要地位利用被控制系統(tǒng)的輸入、輸出數(shù)據(jù)，估計系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型—— 系統(tǒng)分析、控制、設(shè)計的基礎(chǔ)實現(xiàn)系統(tǒng)仿真的前提系統(tǒng)動態(tài)建模：9第 0章 系統(tǒng)辨識概論 系統(tǒng)辨識的基本概念(2)系統(tǒng)建模的兩條途徑系統(tǒng)建模三種情形機(jī)理建模 —— 物理機(jī)理分析，寫出模型。 Ex.： Park方程、潮流模型 特點： 物理概念清晰； 有局限性（假設(shè)與簡化）； 無法計及某些實際因素辨識建模 —— 系統(tǒng)的輸入、輸出數(shù)據(jù) → 估計出系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型 特點： 機(jī)理了解要求低； 可計及實際因素； 物理意義不夠明確“白箱 ”(Whitebox) 建模“黑箱 ”(Blackbox)建?！盎蚁?”(Greybox)建模辨識建模電力系統(tǒng)建模的主要情形機(jī)理建模10第 0章 系統(tǒng)辨識概論 系統(tǒng)辨識的基本概念(3)系統(tǒng)辨識的定義和辨識原理 定義 I： 在測量獲得系統(tǒng)輸入、輸出數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，從給定的一組模型中，確定一個與實測系統(tǒng) 等價 的模型 定義 II： 按規(guī)定準(zhǔn)則，在一類模型中，選擇一個與數(shù)據(jù)擬合 得最好的模型辨識三要素： （ u,ym）、 Mθ 、 J(θ) 基本原理：11第 0章 系統(tǒng)辨識概論 系統(tǒng)辨識的基本概念(4)系統(tǒng)辨識的方法方法 特點 數(shù)學(xué)模型經(jīng)典辨識法卷積辨識法相關(guān)辨識法頻域 FFT法確定型、時域、非參數(shù)型隨機(jī)性、時域、非參數(shù)型隨機(jī)性、頻域、非參數(shù)型時域脈沖響應(yīng)時域脈沖響應(yīng)頻域，幅頻特性、相頻特性現(xiàn)代辨識法最小二乘估計法極大自然法卡爾曼濾波法隨機(jī)性、時域、參數(shù)型狀態(tài)空間方程差分方程間接辨識法直接辨識法12第 0章 系統(tǒng)辨識概論 系統(tǒng)辨識的基本概念(5)系統(tǒng)辨識的過程 先驗知識積累模型應(yīng)用 13第 0章 系統(tǒng)辨識概論 系統(tǒng)辨識的基本概念(6)系統(tǒng)辨識在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用電力系統(tǒng)② 元件建模 (四大參數(shù)辨識)④ 故障識別、狀態(tài)監(jiān)測③ 控制參數(shù)在線整定(PSS、 SVC、HVDC…)① 動態(tài)信息測