基于粒子群優(yōu)化法的負(fù)荷模型參數(shù)辨識(shí)畢業(yè)論文-文庫(kù)吧資料
2025-07-10 11:27本頁(yè)面
【正文】 NARMAX(Non liIlear Auto Regressive Moving Average Model with exogenous inputs)[6]，以及 NARMAX 模型的特例，如線性差分方程模型：近年來提出的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型 [7]。在一個(gè)具體系統(tǒng)辨識(shí)中，應(yīng)著重強(qiáng)調(diào)模型對(duì)系統(tǒng)行為的描述能力，而不必苛求模型的機(jī)理解釋。非機(jī)理模型則是在系統(tǒng)辨識(shí)理論發(fā)展過程中，從大量具體動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模中概括抽象出來的，對(duì)一大類動(dòng)態(tài)系統(tǒng)具有很強(qiáng)描述能力的模型。這種模型已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外的電力系統(tǒng)分析軟件中得到廣泛的應(yīng)用。 2)動(dòng) 態(tài)負(fù)荷模型： 動(dòng)態(tài)負(fù)荷模型進(jìn)一步可分為：機(jī)理模型：非機(jī)理模型。靜態(tài)負(fù)荷模型主要適用于潮流計(jì)算和以潮流計(jì)算為基礎(chǔ)的穩(wěn)態(tài)分析。至于恒阻抗、恒電流、恒功率負(fù)荷模型則又是多項(xiàng)式模型的特例。但對(duì)于象空調(diào)、電動(dòng)機(jī)等負(fù)荷或某些綜合負(fù)荷，其特性比較特殊，例如，低電壓下隨電壓降低吸收功率反而增加，用一個(gè)冪函數(shù)模型難以做整體描述，而采用多個(gè)冪函數(shù)模型相加的形式，則可能會(huì)得到滿意的結(jié)果，這時(shí)有的冪指數(shù)完全可能為負(fù)值 D4。 1)靜態(tài)負(fù)荷模型： 基本的靜態(tài)負(fù)荷模型結(jié)構(gòu)為：冪函數(shù)模型；多項(xiàng)式模型。但是畢竟影響因素過多，例如某地區(qū)的生活水平，生活習(xí)慣，氣候條件，資源情況等等的影響，造成了負(fù)荷組成和負(fù)荷對(duì)功率需求有很大的隨機(jī)性，再加上電力系統(tǒng)中現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)和測(cè)量的困難，使得復(fù)合模型的建立成為電力系統(tǒng)研究中的難題 。因此，為了使系統(tǒng)分析結(jié)果更加可信，使分析真正起到定量的作用，為電力系統(tǒng)規(guī)劃、運(yùn)行和控制提供準(zhǔn)確的依據(jù)，有必要建立切合實(shí)際的負(fù)荷模型。但是由于負(fù)荷本身的特殊性，建立精確的負(fù)荷模型存在相當(dāng)?shù)睦щy。 從總體上講，負(fù)荷模型的精確度成為了整個(gè)電力系統(tǒng)仿真計(jì)算中提高精度的瓶頸，使得其它元件模型的精確性難以發(fā)揮其應(yīng)有的作用，從而降低了系統(tǒng)仿真分析的可信程度，并且會(huì)造成過于悲觀或樂觀的分析結(jié)果，給電力的生產(chǎn)與發(fā)展帶來巨大的損失。而對(duì)于作為電力系統(tǒng)中重要元件之一的負(fù)荷模型，研究力度歷來是不夠的，在目前電力系統(tǒng)仿真計(jì)算 中，使用的負(fù)荷模型也是比較粗糙的。 電力系統(tǒng)各元件的數(shù)學(xué)模型及由其構(gòu)成的全系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型是數(shù)字仿真的基礎(chǔ)，其準(zhǔn)確與否直接影響著仿真的結(jié)果和以仿真結(jié)果為基礎(chǔ)的決策方案，進(jìn)而關(guān)系到?jīng)Q策方案實(shí)施所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。對(duì)于規(guī)劃中的系統(tǒng)，因?yàn)橄到y(tǒng)并沒有真正建立起來，也不可能依靠在實(shí)際系統(tǒng)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)來預(yù)測(cè)系統(tǒng)的特性和尋求改進(jìn)系統(tǒng)性能的途徑。本文將把粒子群優(yōu)化算法作 為負(fù)荷模型的參數(shù)辨識(shí)方法進(jìn)行了研究。 粒子群優(yōu)化算法是近年來興起的群智能優(yōu)化算法，表達(dá)簡(jiǎn)單，設(shè)置參數(shù)少，易于操作。 由于負(fù)荷建模時(shí)必須要考慮噪聲，所以一般不能采用經(jīng)典辨識(shí)法。負(fù)荷建模包括兩個(gè)重要的方面：確定合適的負(fù)荷模型結(jié)構(gòu)和形式；選擇辨識(shí)算法進(jìn)行參數(shù)辨識(shí)計(jì)算。 本文做所的工作 基于最廣泛的建模方法 —— 總體測(cè)辨法與統(tǒng)計(jì)綜合法相比具有無需知道各個(gè)用戶的負(fù)荷組成及參數(shù)，不依賴于用戶統(tǒng)計(jì)資料的優(yōu)點(diǎn)，加之計(jì)算機(jī)速度的不斷加快推動(dòng)了辨識(shí)技術(shù)的發(fā)展。采用了上述的預(yù)處理方法后 , 可以很好地處理無功電壓特性。 而到夜間 , 母線負(fù)荷吸收的無功較小 , 在某些情況下甚至向系統(tǒng)反送無功。因此 , 應(yīng)該考慮合適的系數(shù)進(jìn)行具體的確定。 2） 負(fù)荷的有功、無功在電壓變化下并不是立刻到達(dá)新的穩(wěn)態(tài) , 而是需要經(jīng)過一定時(shí)間的過渡過程 ,通常把這個(gè)過渡過程稱為負(fù)荷的恢復(fù)特性。 模型結(jié)構(gòu)的確定是系統(tǒng)辨識(shí)中最重要的部分 ,目前對(duì)于如何確定模型的結(jié)構(gòu)尚無系統(tǒng)的方法 , 有的只是一些特殊的經(jīng)驗(yàn)。 更加豐富了建模的種類。 IEEE 在 1995 年 2 月的報(bào)告列出了負(fù)荷建模研究中提出的許多有價(jià)值的負(fù)荷模型、文獻(xiàn)，以期推動(dòng)負(fù)荷建模的進(jìn)一步研究和實(shí)際應(yīng)用。 1990年 CIGRE 發(fā)表的專題報(bào)告 Il?，結(jié)合荷蘭 FGO 電網(wǎng)對(duì)各種負(fù)荷模型的動(dòng)態(tài)計(jì)算效果進(jìn)行詳細(xì)論證，對(duì)負(fù)荷模型及測(cè)試方法進(jìn)行總結(jié)。中國(guó)、美國(guó) 、日本、加拿大和澳大利亞等國(guó)在實(shí)際系統(tǒng)中研制和投運(yùn)了大批電力負(fù)荷特性記錄儀，記錄了大量數(shù)據(jù)，籍此開展了大量基于總體測(cè)辨法的研究。這給軟件包的使用者提供了一定的方便。EPRI 經(jīng)過多年的努力發(fā)表了許多有價(jià)值的研究報(bào)告，并且研制完成了目前為止統(tǒng) 計(jì)綜合法負(fù)荷建模中最具影響的軟件包 EPRILOADSYN，該軟件使用 時(shí)需提供三種數(shù)據(jù)：負(fù)荷類型數(shù)據(jù)，即各類負(fù)荷 (民用、工業(yè)、商業(yè)等 )在總負(fù)荷中所占百分比：各類負(fù)荷的構(gòu)成數(shù)據(jù)，即各種用電設(shè)備 (熒光燈、電動(dòng)機(jī)、空調(diào)等 )所占比例；各負(fù)荷元件平均特性。該方法是在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)確定各種典型負(fù)荷 f 如工業(yè)電動(dòng)機(jī)負(fù)荷、電冰箱、熒光燈等 )的平均特性方程。 在 1976 年美國(guó)電力科學(xué)研究院 (EPRI)主持了一項(xiàng)大型研究計(jì)劃，其主要目的是為電力公司建立一套基于統(tǒng)計(jì)綜合法的負(fù)荷建模方法。到了 60． 70 年代。在臨界情況下，還有可能徹底改變一些定性的結(jié)論 [3]。負(fù)荷模型的過分粗糙已成為制約電力系統(tǒng)仿真計(jì)算精度的關(guān)鍵因素，從而也降低了改進(jìn)發(fā)電機(jī)和輸電網(wǎng)絡(luò)模型的價(jià)值。若負(fù)荷模型不準(zhǔn)確而產(chǎn)生樂觀的分析結(jié)果，則在規(guī)劃設(shè)計(jì)方面將會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)結(jié)構(gòu)運(yùn)行造成不便，帶來許多運(yùn)行限制，在運(yùn)行方面將導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行于危險(xiǎn)的臨界狀態(tài)或疏于防范而造成事故；若負(fù)荷特性描述的不準(zhǔn)確而產(chǎn)生悲觀的分析結(jié)果，則在規(guī)劃設(shè)計(jì)方面將會(huì)因不必要的加強(qiáng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和反事故措施而投入過多的資金，造成浪費(fèi)，在運(yùn)行方面采取過分保守的策略而限制了功率傳輸?shù)臉O限， 使設(shè)備得不到充分的利用。 電力系統(tǒng)負(fù)荷建模的意義 電力負(fù)荷 是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它作為電力系統(tǒng)四大元件之一，其數(shù)學(xué)模型及其參數(shù)的選取對(duì)電力系統(tǒng)規(guī)劃、運(yùn)行和控制等許多問題都有影響。 電力系統(tǒng)的負(fù)荷主要成分是異步電動(dòng)機(jī)、同步電動(dòng)機(jī)、電熱電爐、整流設(shè)備、照明設(shè)備等。這兩種功率的變化規(guī)律差別很大。 反映負(fù)荷點(diǎn)電壓（或電力系統(tǒng)頻率）的變化達(dá)到穩(wěn)態(tài)后負(fù)荷功率與電壓（或頻率）的關(guān)系，稱為負(fù)荷的靜態(tài)特性；反映負(fù)荷點(diǎn)電壓（或電力系統(tǒng)頻率）急劇變化過程中負(fù)荷
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