基于粒子群優(yōu)化法的負(fù)荷模型參數(shù)辨識畢業(yè)論文-在線瀏覽
2024-09-11 11:27本頁面
【正文】 其建模的過程較為困難，所需要的資料與信息量肯能過于龐大；而對于故障仿真法，其優(yōu)點(diǎn)在于某些特定故障情況 下可以重現(xiàn)，同時也正因?yàn)槿绱苏f明其為一種試湊的方法。本文即從此入手，以達(dá)到將粒子群優(yōu)化法施用的可能。負(fù) 荷功率隨電力系統(tǒng)頻率改變而變化的規(guī)律 ,稱為負(fù)荷的頻率特性 。但一般習(xí)慣上把負(fù)荷的時間特性稱為負(fù)荷曲線（有日負(fù)荷曲線，年負(fù)荷曲線等），而把負(fù)荷的電壓特新那個和負(fù)荷的頻率特性稱為負(fù)荷特性。 負(fù)荷功率又分為有功功率和無功功率。將上述各種特征 相組合，就確定了某一種特定的負(fù)荷特性，例如有功功率靜態(tài)頻率特性、無功功率靜態(tài)電壓特性等。在不同負(fù)荷點(diǎn)，這些用電設(shè)備所占的比重不同，用電情況也不同，負(fù)荷特性也不相同，因而有必要進(jìn)行良好的適當(dāng)?shù)慕磉M(jìn)行研究。不起當(dāng)?shù)呢?fù)荷模型會使得結(jié)果與實(shí)際情況不相一致。目前發(fā)電機(jī)組和輸電網(wǎng)絡(luò)的模型已相當(dāng)成熟，比較而言，電力負(fù)荷模型仍相當(dāng)簡單，往往從基本物理概念出發(fā)，采用理想化的模型。 大量的仿真計算表明：負(fù)荷模型對電力系統(tǒng)動態(tài)行為的定量模擬結(jié)果影響較大，對潮流計算、短路計算、安全分析、電壓穩(wěn)定性 [1][2]等也存在一定的影響。 負(fù)荷建模的發(fā)展與現(xiàn)狀 人們早在 20 世紀(jì) 40 年代認(rèn)識到負(fù)荷模型對電力系統(tǒng)分析的重要性，并開始研究負(fù)荷隨電壓和頻率變化的靜態(tài)和動態(tài)特性，這一階段可以說是負(fù)荷建模的萌芽期。由于數(shù)字電子計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，人們大量采用計算機(jī)進(jìn)行復(fù)雜電力系統(tǒng)的仿真，同其它系統(tǒng)元件模型一樣，負(fù)荷建模工作有了相當(dāng)?shù)倪M(jìn)展，除了提出了恒阻抗、恒電流、恒功率模型外，還在計算中采用了感應(yīng)電動機(jī)負(fù)荷模型和多項(xiàng)式、冪指數(shù)負(fù)荷模型。研究工作在 加拿大和美國同時展開，美國的 Texas 大學(xué)負(fù)責(zé)建模方法研究， GE 公司的電力工程負(fù)責(zé)通過現(xiàn)場試驗(yàn)對建模方法進(jìn)行評價。然后統(tǒng)計每個負(fù)荷點(diǎn)上在一些特殊時刻 (如冬季峰值、夏季峰值 )負(fù)荷的組成，即每種典型負(fù)荷所占的百分比，以及配電線路和變壓器的數(shù)據(jù)，最后綜合這些數(shù)據(jù)得出該負(fù)荷點(diǎn)的負(fù)荷模型。 若使用者僅提供第一種數(shù)據(jù)，后兩種數(shù)據(jù)可以采用軟件包提供的典型值。 另一種新的負(fù)荷建模方法總體測辨法在 90 年代前后開始被提出，該方法的以系統(tǒng)辨識理論為基礎(chǔ)，基本思想是將負(fù)荷群看成一個整體，先在現(xiàn)場進(jìn)行人為擾動試驗(yàn)或捕捉自然擾動，采集并記錄該擾動數(shù)據(jù)，然后由實(shí)測數(shù)據(jù)辨識負(fù)荷模型的結(jié)構(gòu)和參數(shù)。 CIGRE和 IEEE都設(shè)有負(fù)荷建模工作組，其不定期發(fā)表的專題報告，對歸納總結(jié)負(fù)荷建模的研究成果和指導(dǎo)負(fù)荷建模的研究起到了重要作用。 IEEE 在 1993 年發(fā)表的報告統(tǒng)一了負(fù)荷建模中許多術(shù)語和定義，總結(jié)了負(fù)荷模型從建立、驗(yàn)證到應(yīng)用的有關(guān)問題。 1995 年 8 月的報告推薦了用于電力系統(tǒng)潮流計算和動態(tài)仿真的標(biāo)準(zhǔn)化負(fù)荷模型。 [4] 綜合負(fù)荷建模 一般來說 ,負(fù)荷建模的綜合方法包括模型結(jié)構(gòu) 的確定和參數(shù)辨識兩方面 [4]。為了確定負(fù)荷模型的結(jié)構(gòu) ,首先觀察負(fù)荷在擾動時的行為共性 : 1） 負(fù)荷的有功和無功在電壓變化 下都要發(fā)生變化 , 當(dāng)電壓穩(wěn)定后 , 負(fù)荷的有功、無功也終將穩(wěn)定 ,此時負(fù)荷的有功、無功與電壓的關(guān)系由負(fù)荷靜態(tài)特性描述。 3） 負(fù)荷有功、無功的恢復(fù)特性不同 , 相比之下 ,負(fù)荷無功的恢復(fù)過程較為明顯 , 恢復(fù)過程的時間常數(shù)大 , 而負(fù)荷有功的時間常數(shù)要小。 同時考慮到 實(shí)際系統(tǒng)中 , 母線負(fù)荷的無功功率受無功補(bǔ)償?shù)挠绊懞艽?: 在 白天 , 母線負(fù)荷吸收的無功較大 。負(fù)荷無功的這個特點(diǎn) , 給負(fù)荷無功建模帶來了很大的困難 , 在極端情況下有些模型甚至無法對負(fù)荷無功建模。 負(fù)荷模型的參數(shù)辨識在第二章將有詳細(xì)闡述，在此不在累述。目前 ，總體辨測法正成為大多數(shù)研究者開展負(fù)荷建模工作地首選方法。根據(jù)辨識理論，辨識的方法分為經(jīng)典辨識方法和現(xiàn)代辨識方法兩類。在符合參 數(shù)辨識中目標(biāo)函數(shù)不可能寫出其解析關(guān)系，其解空間相當(dāng)復(fù)雜，有多個極值點(diǎn)，所以優(yōu)化搜索方法顯得相當(dāng)重要。具有全局性能好、搜索效率高等優(yōu)點(diǎn)。 2 負(fù)荷建模的相關(guān)理論基礎(chǔ) 電力系統(tǒng)負(fù)荷模型的基本理論 電力系統(tǒng)負(fù)荷模型的產(chǎn)生 研究者們發(fā)現(xiàn) [5],在研究運(yùn)行中的電力系統(tǒng)行為時，由于安全運(yùn)行的限制以及運(yùn)行狀態(tài)控制的困難等原因，采用直接在實(shí)際系統(tǒng)上進(jìn)行各種實(shí)驗(yàn)的方法通常是不可行的。 在這種情況下，數(shù)字仿真建模以其經(jīng)濟(jì)、方便等優(yōu)點(diǎn)，為系統(tǒng)的研究、分析、決策、設(shè)計等提供了一種先進(jìn)的手段。長期以來，人們對于電力系統(tǒng)四大模型中的發(fā)電機(jī)、調(diào)速系統(tǒng)、勵磁系統(tǒng)在行為機(jī)理和現(xiàn)場實(shí)測方面進(jìn)行了深入研究，提出了適應(yīng)不同仿真精度要求的數(shù)學(xué)模型。這種粗糙的負(fù)荷模型與精確的發(fā)電機(jī)、調(diào)速系統(tǒng)、勵磁系統(tǒng)很不協(xié)調(diào)。比如，若負(fù)荷模型不準(zhǔn)確導(dǎo)致樂觀的分析結(jié)果，則在規(guī)劃設(shè)計方面將會導(dǎo)致系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、反事故措施方面投入資金不足，從而產(chǎn)生不合理的系統(tǒng)規(guī)劃方案，給以后的系統(tǒng)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)計方面將會因不必要的加強(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)行方面采取過分傈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。隨著電力系統(tǒng)分析不斷向廣度和深度發(fā)展，負(fù)荷模型越來越顯得重要。 到八十 年代為止，建立復(fù)合模型有兩種指導(dǎo)思想：一種是把負(fù)荷看成大量個別用電設(shè)備的集合，先求得每種類型用電設(shè)備的典型特性，經(jīng)綜合后得出綜合的負(fù)荷特性；另一種是把綜合負(fù)荷看做一個整體，用實(shí)驗(yàn)方法在現(xiàn)場實(shí)測負(fù)荷模型的參數(shù)。 電力系統(tǒng)負(fù)荷模型的分類 按照是否反映負(fù)荷的動態(tài)特性，負(fù)荷模型一般分為兩種類型，即 靜態(tài)、動態(tài)模型，前者用代數(shù)方程描述，后者則通常用微分方程和差分方程來描述，每一類都有多種模型結(jié)構(gòu)。一般來說用～個冪函數(shù)模型在電壓變化范圍比較大的情況下仍能較好地描述很多負(fù)荷的靜態(tài)特性。多項(xiàng)式模型由恒阻抗、恒電流、恒功率模型三部分組合而成，它可以看成是三個冪函數(shù)模型相加的特例，三個冪函數(shù)的幕指數(shù)分別
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