本發(fā)明涉及面向新型電力系統(tǒng)大電網(wǎng)電磁暫態(tài)仿真的等效負(fù)荷建模，更具體地，涉及一種電磁暫態(tài)仿真用負(fù)荷模型參數(shù)辨識(shí)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、電力系統(tǒng)仿真對(duì)于電力系統(tǒng)規(guī)劃、調(diào)度運(yùn)行和研究具有重要作用，仿真結(jié)果的準(zhǔn)確度很大程度上依賴于模型的準(zhǔn)確性。其中，負(fù)荷模型參數(shù)作為電力系統(tǒng)的四大模型參數(shù)之一，對(duì)電力系統(tǒng)仿真結(jié)果具有重要影響。所以，建立準(zhǔn)確的負(fù)荷模型對(duì)于保障電力系統(tǒng)仿真的準(zhǔn)確度十分重要。采用不恰當(dāng)?shù)呢?fù)荷模型會(huì)導(dǎo)致仿真結(jié)果和實(shí)測(cè)曲線嚴(yán)重不符。已有文獻(xiàn)指出采用不同的負(fù)荷模型對(duì)電力系統(tǒng)仿真的結(jié)果影響很大，發(fā)現(xiàn)不同的負(fù)荷模型結(jié)構(gòu)在進(jìn)行電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析時(shí)甚至?xí)a(chǎn)生相反的結(jié)果。高比例可再生能源接入與高比例電力電子設(shè)備應(yīng)用下的新型電力系統(tǒng)，負(fù)荷區(qū)域的電力電子化設(shè)備的占比越來越大，其故障穿越特性對(duì)交流電網(wǎng)的安全穩(wěn)定特性造成巨大影響。采用機(jī)電暫態(tài)仿真已經(jīng)無法滿足研究需求，需要采用電磁暫態(tài)仿真方法研究大電網(wǎng)運(yùn)行特性及控制保護(hù)策略。

2、含有分布式電源、儲(chǔ)能及電動(dòng)汽車等有源負(fù)荷在響應(yīng)時(shí)間尺度、控制精確度以及穩(wěn)定性機(jī)理等方面不同于傳統(tǒng)負(fù)荷，需要采用電磁暫態(tài)的方法研究其接入大電網(wǎng)后對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行特性及控制保護(hù)策略的影響。目前用于大電網(wǎng)電磁暫態(tài)仿真的負(fù)荷模型采用經(jīng)典的slm結(jié)構(gòu)，但具體實(shí)現(xiàn)過程于機(jī)電暫態(tài)仿真不同。以zip模型為例，機(jī)電暫態(tài)仿真程序基于相量的仿真，對(duì)于恒功率負(fù)荷而言，根據(jù)負(fù)荷接入點(diǎn)電壓的相位和幅值以及功率可直接計(jì)算出電流源相位和幅值；而電磁暫態(tài)仿真程序是基于瞬時(shí)值的仿真，需要采用鎖相環(huán)對(duì)負(fù)荷接入點(diǎn)的三相電壓進(jìn)行鎖相，然后通過負(fù)反饋控制計(jì)算出目標(biāo)功率下所需要的三相電流源的幅值和相位。高比例分布式發(fā)電和新型電力電子化負(fù)荷與傳統(tǒng)負(fù)荷的電壓、功率以及頻率響應(yīng)特性截然不同，與大容量直流之間的耦合更為復(fù)雜，現(xiàn)有的負(fù)荷模型及其建模方法難以有效表征其故障后的動(dòng)態(tài)特征，無法支撐新型電力系統(tǒng)下電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行和科學(xué)規(guī)劃。關(guān)于適用于大電網(wǎng)電磁暫態(tài)仿真的含有分布式電源、儲(chǔ)能及電動(dòng)汽車等有源負(fù)荷的模型研究，現(xiàn)有資料鮮有涉及。

3、現(xiàn)有的負(fù)荷建模研究主要側(cè)重于機(jī)電暫態(tài)仿真且已經(jīng)取得了大量的成果，尤其是slm負(fù)荷模型結(jié)構(gòu)及總體測(cè)辨法的推廣應(yīng)用對(duì)提高電網(wǎng)仿真精度已經(jīng)發(fā)揮了重要的作用。我國電力系統(tǒng)正在加速向新型電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型，大量含有分布式電源、儲(chǔ)能及電動(dòng)汽車等有源負(fù)荷接入電網(wǎng)，負(fù)荷的復(fù)雜性進(jìn)一步增加，機(jī)電暫態(tài)模型已不能很好的適應(yīng)負(fù)荷設(shè)備電力電子化的趨勢(shì)，難以解決負(fù)荷的復(fù)雜性問題，需要繼續(xù)深入研究面向大電網(wǎng)電磁暫態(tài)仿真的等效負(fù)荷模型以及參數(shù)辨識(shí)方法。

4、因此，面向大電網(wǎng)電磁暫態(tài)仿真需求，研究新型電力系統(tǒng)負(fù)荷特性，建立準(zhǔn)確的電磁暫態(tài)負(fù)荷模型具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明技術(shù)方案提供一種電磁暫態(tài)仿真用負(fù)荷模型參數(shù)辨識(shí)方法及系統(tǒng)，以解決如何準(zhǔn)確確定電磁暫態(tài)負(fù)荷模型參數(shù)的問題。

2、為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種電磁暫態(tài)仿真用負(fù)荷模型參數(shù)辨識(shí)方法，所述方法包括：

3、對(duì)元件參數(shù)進(jìn)行配置，確定元件參數(shù)的參數(shù)值尋優(yōu)時(shí)的判斷數(shù)據(jù)集方差，以及數(shù)據(jù)集方差限值；

4、通過隨機(jī)撒點(diǎn)計(jì)算元件參數(shù)的各數(shù)據(jù)值的判斷數(shù)據(jù)集方差，并將計(jì)算出的最小判斷數(shù)據(jù)集方差作為方差基準(zhǔn)值；

5、基于預(yù)設(shè)的元件參數(shù)的步長(zhǎng)以及方差基準(zhǔn)值，進(jìn)行參數(shù)值的尋優(yōu)計(jì)算，當(dāng)計(jì)算出的參數(shù)值的判斷數(shù)據(jù)集方差小于所述數(shù)據(jù)集方差限值時(shí)，確定所述參數(shù)值為元件參數(shù)的最優(yōu)解。

6、優(yōu)選地，所述方法還包括：

7、將配置后的元件參數(shù)的參數(shù)值作為二維空間中的坐標(biāo)點(diǎn)；

8、在所述二維空間中進(jìn)行一次隨機(jī)撒點(diǎn)，計(jì)算所述二維空間中各坐標(biāo)點(diǎn)的判斷數(shù)據(jù)集方差；將計(jì)算出的判斷數(shù)據(jù)集方差中的最小值作為方差基準(zhǔn)值；

9、基于方差基準(zhǔn)值以及配置元件參數(shù)的參數(shù)預(yù)設(shè)步長(zhǎng)，調(diào)整元件參數(shù)的參數(shù)值，并計(jì)算二維空間中各坐標(biāo)點(diǎn)的判斷數(shù)據(jù)集方差，直至滿足預(yù)設(shè)的數(shù)據(jù)集方差限值，將達(dá)到預(yù)設(shè)的數(shù)據(jù)集方差限值的參數(shù)值作為最優(yōu)參數(shù)值。

10、優(yōu)選地，所述方法還包括：

11、在尋找元件參數(shù)的參數(shù)值最優(yōu)解時(shí)，設(shè)置尋優(yōu)計(jì)算的最大次數(shù)值；

12、當(dāng)尋優(yōu)計(jì)算次數(shù)達(dá)到所述最大次數(shù)值，停止尋優(yōu)計(jì)算。

13、優(yōu)選地，所述判斷數(shù)據(jù)集方差包括：電流i方差、有功p方差以及無功q方差；

14、所述數(shù)據(jù)集方差限值包括：電流i方差上限值、有功p方差上限值以及無功q方差上限值。

15、優(yōu)選地，所述對(duì)元件參數(shù)進(jìn)行配置，包括：元件類型、元件名稱、參數(shù)名稱、參數(shù)類型、參數(shù)修改位置、參數(shù)初值、參數(shù)值傷上限以及步長(zhǎng)。

16、優(yōu)選地，所述將配置后的元件參數(shù)作為二維空間中的坐標(biāo)點(diǎn)，還包括：

17、當(dāng)對(duì)單個(gè)參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)尋優(yōu)時(shí)，將單個(gè)參數(shù)的參數(shù)值作為一條直接上的點(diǎn)；

18、當(dāng)對(duì)多個(gè)參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)尋優(yōu)時(shí)，將多個(gè)參數(shù)的參數(shù)值進(jìn)行兩兩組合，將兩兩組合后的坐標(biāo)點(diǎn)作為正四邊形內(nèi)的點(diǎn)。

19、優(yōu)選地，所述基于方差基準(zhǔn)值以及配置元件參數(shù)的參數(shù)預(yù)設(shè)步長(zhǎng)，調(diào)整元件參數(shù)的參數(shù)值，并計(jì)算二維空間中各坐標(biāo)點(diǎn)的判斷數(shù)據(jù)集方差，包括：

20、當(dāng)元件參數(shù)為單個(gè)參數(shù)時(shí)，基于參數(shù)預(yù)設(shè)步長(zhǎng)獲取直線上前后兩點(diǎn)的參數(shù)值，計(jì)算前后兩點(diǎn)參數(shù)值的數(shù)據(jù)集方差；

21、當(dāng)元件參數(shù)為兩個(gè)參數(shù)時(shí)，基于參數(shù)預(yù)設(shè)步長(zhǎng)向四邊擴(kuò)展，計(jì)算四個(gè)頂點(diǎn)參數(shù)值的數(shù)據(jù)集方差。

22、優(yōu)選地，基于方差基準(zhǔn)值以及配置元件參數(shù)的參數(shù)預(yù)設(shè)步長(zhǎng)，調(diào)整元件參數(shù)的參數(shù)值，并計(jì)算二維空間中各坐標(biāo)點(diǎn)的判斷數(shù)據(jù)集方差，當(dāng)判斷數(shù)據(jù)集方差為有功p方差、和無功q方差時(shí)，使用的算法為：

23、

24、其中，n為采集判斷數(shù)據(jù)集方差的個(gè)數(shù)，ref(k)為第k個(gè)判斷數(shù)據(jù)集方差，res(k)為第k個(gè)對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)集，a為有功p方差或無功q方差；

25、將上式展開得到下式：

26、a＝((ref(0)-res(0))2+......+(ref(n)-res(n))2)/(n-1)

27、當(dāng)判斷數(shù)據(jù)集方差為電流i方差時(shí)，基于以上算法進(jìn)行改進(jìn)，得到下式：

28、

29、即：

30、式中，

31、v(k)＝ref(k)-res(k)

32、

33、其中，v(k)為采集第k個(gè)電流i方差與響應(yīng)數(shù)據(jù)的差值，為n個(gè)電流i方差與響應(yīng)數(shù)據(jù)的差值的平均值，b為電流i方差。

34、優(yōu)選地，當(dāng)未能獲取元件參數(shù)的最優(yōu)解時(shí)，減少參數(shù)的步長(zhǎng)，重新進(jìn)行參數(shù)值的尋優(yōu)計(jì)算。

35、基于本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明提供一種電磁暫態(tài)仿真用負(fù)荷模型參數(shù)辨識(shí)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

36、初始單元，用于對(duì)元件參數(shù)進(jìn)行配置，確定元件參數(shù)的參數(shù)值尋優(yōu)時(shí)的判斷數(shù)據(jù)集方差，以及數(shù)據(jù)集方差限值；

37、計(jì)算單元，用于通過隨機(jī)撒點(diǎn)計(jì)算元件參數(shù)的各數(shù)據(jù)值的判斷數(shù)據(jù)集方差，并將計(jì)算出的最小判斷數(shù)據(jù)集方差作為方差基準(zhǔn)值；

38、結(jié)果單元，用于基于預(yù)設(shè)的元件參數(shù)的步長(zhǎng)以及方差基準(zhǔn)值，進(jìn)行參數(shù)值的尋優(yōu)計(jì)算，當(dāng)計(jì)算出的參數(shù)值的判斷數(shù)據(jù)集方差小于所述數(shù)據(jù)集方差限值時(shí)，確定所述參數(shù)值為元件參數(shù)的最優(yōu)解。

39、優(yōu)選地，其中：

40、所述計(jì)算單元，還用于將配置后的元件參數(shù)的參數(shù)值作為二維空間中的坐標(biāo)點(diǎn)；在所述二維空間中進(jìn)行一次隨機(jī)撒點(diǎn)，計(jì)算所述二維空間中各坐標(biāo)點(diǎn)的判斷數(shù)據(jù)集方差；將計(jì)算出的判斷數(shù)據(jù)集方差中的最小值作為方差基準(zhǔn)值；

41、所述結(jié)果單元，還用于基于方差基準(zhǔn)值以及配置元件參數(shù)的參數(shù)預(yù)設(shè)步長(zhǎng)，調(diào)整元件參數(shù)的參數(shù)值，并計(jì)算二維空間中各坐標(biāo)點(diǎn)的判斷數(shù)據(jù)集方差，直至滿足預(yù)設(shè)的數(shù)據(jù)集方差限值，將達(dá)到預(yù)設(shè)的數(shù)據(jù)集方差限值的參數(shù)值作為最優(yōu)參數(shù)值。

42、優(yōu)選地，所述結(jié)果單元還用于：

43、在尋找元件參數(shù)的參數(shù)值最優(yōu)解時(shí)，設(shè)置尋優(yōu)計(jì)算的最大次數(shù)值；

44、當(dāng)尋優(yōu)計(jì)算次數(shù)達(dá)到所述最大次數(shù)值，停止尋優(yōu)計(jì)算。

45、優(yōu)選地，所述初始單元，用于對(duì)元件參數(shù)進(jìn)行配置，包括確定判斷數(shù)據(jù)集方差，所述判斷數(shù)據(jù)集方差包括：電流i方差、有功p方差以及無功q方差；

46、所述數(shù)據(jù)集方差限值包括：電流i方差上限值、有功p方差上限值以及無功q方差上限值。

47、優(yōu)選地，所述初始單元，用于對(duì)元件參數(shù)進(jìn)行配置，包括：元件類型、元件名稱、參數(shù)名稱、參數(shù)類型、參數(shù)修改位置、參數(shù)初值、參數(shù)值傷上限以及步長(zhǎng)。

48、優(yōu)選地，所述計(jì)算單元，用于將配置后的元件參數(shù)作為二維空間中的坐標(biāo)點(diǎn)，還用于：

49、當(dāng)對(duì)單個(gè)參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)尋優(yōu)時(shí)，將單個(gè)參數(shù)的參數(shù)值作為一條直接上的點(diǎn)；

50、當(dāng)對(duì)多個(gè)參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)尋優(yōu)時(shí)，將多個(gè)參數(shù)的參數(shù)值進(jìn)行兩兩組合，將兩兩組合后的坐標(biāo)點(diǎn)作為正四邊形內(nèi)的點(diǎn)。

51、優(yōu)選地，所述結(jié)果單元，用于基于方差基準(zhǔn)值以及配置元件參數(shù)的參數(shù)預(yù)設(shè)步長(zhǎng)，調(diào)整元件參數(shù)的參數(shù)值，并計(jì)算二維空間中各坐標(biāo)點(diǎn)的判斷數(shù)據(jù)集方差，還用于：

52、當(dāng)元件參數(shù)為單個(gè)參數(shù)時(shí)，基于參數(shù)預(yù)設(shè)步長(zhǎng)獲取直線上前后兩點(diǎn)的參數(shù)值，計(jì)算前后兩點(diǎn)參數(shù)值的數(shù)據(jù)集方差；

53、當(dāng)元件參數(shù)為兩個(gè)參數(shù)時(shí)，基于參數(shù)預(yù)設(shè)步長(zhǎng)向四邊擴(kuò)展，計(jì)算四個(gè)頂點(diǎn)參數(shù)值的數(shù)據(jù)集方差。

54、優(yōu)選地，所述結(jié)果單元，用于基于方差基準(zhǔn)值以及配置元件參數(shù)的參數(shù)預(yù)設(shè)步長(zhǎng)，調(diào)整元件參數(shù)的參數(shù)值，并計(jì)算二維空間中各坐標(biāo)點(diǎn)的判斷數(shù)據(jù)集方差，當(dāng)判斷數(shù)據(jù)集方差為有功p方差、和無功q方差時(shí)，使用的算法為：

55、

56、其中，n為采集判斷數(shù)據(jù)集方差的個(gè)數(shù)，ref(k)為第k個(gè)判斷數(shù)據(jù)集方差，res(k)為第k個(gè)對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)集，a為有功p方差或無功q方差；

57、將上式展開得到下式：

58、a＝((ref(0)-res(0))2+......+(ref(n)-res(n))2)/(n-1)

59、當(dāng)判斷數(shù)據(jù)集方差為電流i方差時(shí)，基于以上算法進(jìn)行改進(jìn)，得到下式：

60、

61、即：

62、式中，

63、v(k)＝ref(k)-res(k)

64、

65、其中，v(k)為采集第k個(gè)電流i方差與響應(yīng)數(shù)據(jù)的差值，為n個(gè)電流i方差與響應(yīng)數(shù)據(jù)的差值的平均值，b為電流i方差。

66、優(yōu)選地，所述結(jié)果單元，還用于當(dāng)未能獲取元件參數(shù)的最優(yōu)解時(shí)，減少參數(shù)的步長(zhǎng)，重新進(jìn)行參數(shù)值的尋優(yōu)計(jì)算?；诒景l(fā)明的另一方面，本發(fā)明提供一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，計(jì)算機(jī)程序用于執(zhí)行一種電磁暫態(tài)仿真用負(fù)荷模型參數(shù)辨識(shí)方法。

67、基于本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明提供一種電子設(shè)備，電子設(shè)備包括：處理器和存儲(chǔ)器；其中，

68、存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)處理器可執(zhí)行指令的存儲(chǔ)器；

69、處理器，用于從存儲(chǔ)器中讀取可執(zhí)行指令，并執(zhí)行指令以實(shí)現(xiàn)一種電磁暫態(tài)仿真用負(fù)荷模型參數(shù)辨識(shí)方法。

70、本發(fā)明技術(shù)方案提供了一種電磁暫態(tài)仿真用負(fù)荷模型參數(shù)辨識(shí)方法及系統(tǒng)，其中方法包括：對(duì)元件參數(shù)進(jìn)行配置，確定元件參數(shù)的參數(shù)值尋優(yōu)時(shí)的判斷數(shù)據(jù)集方差，以及數(shù)據(jù)集方差限值；通過隨機(jī)撒點(diǎn)計(jì)算元件參數(shù)的各數(shù)據(jù)值的判斷數(shù)據(jù)集方差，并將計(jì)算出的最小判斷數(shù)據(jù)集方差作為方差基準(zhǔn)值；基于預(yù)設(shè)的元件參數(shù)的步長(zhǎng)以及方差基準(zhǔn)值，進(jìn)行參數(shù)值的尋優(yōu)計(jì)算，當(dāng)計(jì)算出的參數(shù)值的判斷數(shù)據(jù)集方差小于數(shù)據(jù)集方差限值時(shí)，確定參數(shù)值為元件參數(shù)的最優(yōu)解。本發(fā)明技術(shù)方案提出了一種適用于含分布式電源及儲(chǔ)能等電力電子設(shè)備的等效負(fù)荷模型關(guān)鍵參數(shù)的測(cè)辨方法和系統(tǒng)，能夠高效獲取有源負(fù)荷等效模型的準(zhǔn)確參數(shù)，提升新型電力系統(tǒng)負(fù)荷特性的研究效率，為新型電力系統(tǒng)下電網(wǎng)的安全穩(wěn)定仿真分析提供有力支撐。