一種特殊負(fù)荷建模方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種特殊負(fù)荷建模方法，屬于電力系統(tǒng)負(fù)荷建模領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 特殊負(fù)荷給電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行、電力設(shè)備的正常使用、電能質(zhì)量等帶來(lái)了 多方面的挑戰(zhàn)。現(xiàn)有的研究針對(duì)不同的問(wèn)題作了不同程度的開(kāi)展。針對(duì)電弧爐為代表的設(shè) 備模型的研究較早，取得了較多的研究成果，目前現(xiàn)有的模型能夠模擬設(shè)備的電壓和電流 的非線性關(guān)系，為電力研究人員在諧波估計(jì)、投入無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備規(guī)劃等方面提供了重要的 依據(jù)。特殊負(fù)荷的沖擊特性作為研究的另一個(gè)重要方向，已取得了一些成果，可用于局部電 網(wǎng)的安全穩(wěn)定分析，估計(jì)冶金、鋼鐵等特殊負(fù)荷的接入對(duì)電力系統(tǒng)相關(guān)指標(biāo)的影響。但總體 來(lái)說(shuō)，現(xiàn)有的研究仍存在模型結(jié)構(gòu)過(guò)于簡(jiǎn)單的問(wèn)題。現(xiàn)有特殊負(fù)荷沖擊特性模型基本采用 電流源或者功率源的形式模擬特殊負(fù)荷對(duì)電網(wǎng)的影響，忽略了負(fù)荷自身的電氣特性，即負(fù) 荷功率和系統(tǒng)電壓、頻率的函數(shù)關(guān)系，而傳統(tǒng)負(fù)荷模型主要研究負(fù)荷電氣特性，無(wú)法體現(xiàn)特 殊負(fù)荷的功率自變特性和沖擊特性。所以，現(xiàn)有模型不能完整體現(xiàn)特殊負(fù)荷的特性。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003] 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種特殊負(fù)荷建模方法。
[0004] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：
[0005] -種特殊負(fù)荷建模方法，包括以下步驟，
[0006] 步驟一，調(diào)研特殊負(fù)荷相關(guān)信息；
[0007] 步驟二，根據(jù)調(diào)研結(jié)果，分析特殊負(fù)荷特性，提出特殊負(fù)荷模型結(jié)構(gòu)；
[0008] 步驟三，根據(jù)實(shí)際特殊負(fù)荷錄波數(shù)據(jù)的整體波形變化趨勢(shì)，對(duì)特殊負(fù)荷進(jìn)行分類 簡(jiǎn)化；
[0009] 步驟四，分析所要研究的特殊負(fù)荷實(shí)際錄波數(shù)據(jù)的整體波形變化趨勢(shì)，基于之前 分類簡(jiǎn)化的結(jié)果，判定該特殊負(fù)荷所歸類型。
[0010] 特殊負(fù)荷模型結(jié)構(gòu)是將特殊負(fù)荷看作常規(guī)負(fù)荷受到H(U(t)，G(t))函數(shù)的作用， 接入電網(wǎng)；
[0011] 其中，U(t)部分用以表達(dá)特殊負(fù)荷功率隨電網(wǎng)電壓變化而變化的被動(dòng)特性，G(t) 用以表達(dá)特殊負(fù)荷隨自身生產(chǎn)過(guò)程變化而引起的功率自變特性。
[0012] 本發(fā)明所達(dá)到的有益效果：本發(fā)明提出的特殊負(fù)荷建模方法通用性較強(qiáng)，不同種 類的特殊負(fù)荷均可以按照該方法進(jìn)行建模；并且本發(fā)明提出的特殊負(fù)荷模型結(jié)構(gòu)綜合考慮 了特殊負(fù)荷的被動(dòng)特性和主動(dòng)特性，而不是單一的只考慮某一部分特性，故模型結(jié)構(gòu)更加 合理。
【附圖說(shuō)明】
[0013] 圖1為本發(fā)明的流程圖。
[0014] 圖2為特殊負(fù)荷模型結(jié)構(gòu)。
[0015] 圖3為負(fù)荷CLM模型結(jié)構(gòu)。
[0016] 圖4為硅鐵負(fù)荷功率隨時(shí)間變化曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說(shuō)明本發(fā)明 的技術(shù)方案，而不能以此來(lái)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0018] 如圖1所示，一種特殊負(fù)荷建模方法，包括以下步驟：
[0019] 步驟一，調(diào)研特殊負(fù)荷相關(guān)信息。
[0020] 調(diào)研發(fā)現(xiàn)特殊負(fù)荷主要分布在傳統(tǒng)工業(yè)、電氣化鐵路、電動(dòng)汽車(chē)等行業(yè)，容量較 大，通常其從電網(wǎng)汲取的功率隨著其生產(chǎn)過(guò)程的特性而大幅變化，該類負(fù)荷由于自身的特 性，可以在極短的時(shí)間內(nèi)（秒級(jí)乃至毫秒級(jí)）從電網(wǎng)汲取或釋放幾十兆瓦乃至百兆瓦的功 率，如乳鋼機(jī)（乳鋼）、電解鋁、硅鐵冶煉（電弧爐）等，對(duì)電網(wǎng)造成較大的沖擊。
[0021] 步驟二，根據(jù)調(diào)研結(jié)果，分析特殊負(fù)荷特性，提出特殊負(fù)荷模型結(jié)構(gòu)。
[0022] 基于步驟一對(duì)特殊負(fù)荷特性的調(diào)研，特殊負(fù)荷區(qū)別于常規(guī)負(fù)荷，實(shí)質(zhì)上是特殊負(fù) 荷內(nèi)部特性隨生產(chǎn)過(guò)程發(fā)生變化，引起外在功率變化。特殊負(fù)荷會(huì)帶來(lái)較大功率沖擊，影響 其所在局部電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。但是在大電網(wǎng)中，特殊負(fù)荷的功率沖擊并不會(huì)產(chǎn)生很大影響， 往往更關(guān)心特殊負(fù)荷功率隨大電網(wǎng)電壓、頻率變化而體現(xiàn)出的被動(dòng)特性，又因大電網(wǎng)中頻 率波動(dòng)一般較小，故在此只考慮特殊負(fù)荷功率隨電網(wǎng)電壓變化而變化的被動(dòng)特性。因此，為 完整分析特殊負(fù)荷特性，我們建立綜合考慮被動(dòng)特性和沖擊特性的特殊負(fù)荷模型，其中被 動(dòng)特性體現(xiàn)電網(wǎng)因發(fā)生擾動(dòng)或者故障時(shí)母線電壓變化而引起的特殊負(fù)荷功率變化，沖擊特 性體現(xiàn)特殊負(fù)荷因自身生產(chǎn)過(guò)程變化而引起的功率大幅變化。
[0023] 特殊負(fù)荷模型結(jié)構(gòu)如圖2所示，是將特殊負(fù)荷看作常規(guī)負(fù)荷受到H (U (t)，G (t))函 數(shù)的作用，接入電網(wǎng)。
[0024] 其中，U(t)部分用以表達(dá)特殊負(fù)荷功率隨電網(wǎng)電壓變化而變化的被動(dòng)特性；G(t) 用以表達(dá)特殊負(fù)荷隨自身生產(chǎn)過(guò)程變化而引起的功率自變特性，自變特性中以沖擊特性對(duì) 電網(wǎng)影響最大，故以下對(duì)特殊負(fù)荷的研究主要針對(duì)沖擊特性；常規(guī)負(fù)荷模型采用CLM，由等 值靜態(tài)負(fù)荷和等值電動(dòng)機(jī)并聯(lián)表達(dá)，靜態(tài)負(fù)荷可以單獨(dú)采用恒阻抗模型、恒電流模型或者 恒功率模型，也可以采用以上模型的并聯(lián)組合形式來(lái)表達(dá)；電動(dòng)機(jī)模型采用三階感應(yīng)電動(dòng) 機(jī)模型；電網(wǎng)等值阻抗加在電動(dòng)機(jī)的等值定子阻抗上。
[0025] 步驟三，根據(jù)實(shí)際特殊負(fù)荷錄波數(shù)據(jù)的整體波形變化趨勢(shì)，對(duì)特殊負(fù)荷進(jìn)行分類 簡(jiǎn)化。
[0026] 步驟四，分析所要研究的特殊負(fù)荷實(shí)際錄波數(shù)據(jù)的整體波形變化趨勢(shì)，基于之前 分類簡(jiǎn)化的結(jié)果，判定該特殊負(fù)荷所歸類型。
[0027] 為了進(jìn)一步說(shuō)明本方法，以硅鐵冶煉為例，CLM如圖3所示，靜態(tài)負(fù)荷采用恒阻抗 模型；電動(dòng)機(jī)模型采用三階感應(yīng)電動(dòng)機(jī)模型；電網(wǎng)的等值阻抗R D+jXD實(shí)際上并不直接考慮， 而是加在電動(dòng)機(jī)的等值定子阻抗上。
[0028] 三階感應(yīng)電動(dòng)機(jī)模型為， UiN 丄 Λ J I < 〇/ O 'J\
[0029]
[0030]
[0031]
[0032] 其中，E' q、E' d分別為電動(dòng)機(jī)q軸、d軸暫態(tài)電動(dòng)勢(shì)，ω j^為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速（標(biāo) 幺值），X為轉(zhuǎn)子穩(wěn)態(tài)電抗，為轉(zhuǎn)子暫態(tài)電抗，Id、Iq分別為電動(dòng)機(jī)d軸、q軸電流，I wd0 為轉(zhuǎn)子繞組時(shí)間常數(shù)，T1轉(zhuǎn)子慣性時(shí)間常數(shù)，T E、Tm分別為機(jī)械負(fù)載力矩和電磁力矩。
[0033] 定子電流方程為式為，
[0034]
[0035]
[0036]
[0037]
[0038]
[0039] RS、XS為定子電阻和電抗，X1^轉(zhuǎn)子電抗，Xn為勵(lì)磁電抗，U q、Ud分別為電動(dòng)機(jī)端電 壓的q軸、d軸分量，A、B、C為機(jī)械轉(zhuǎn)矩系數(shù)，T M。為初始機(jī)械轉(zhuǎn)矩，s。為初始轉(zhuǎn)子滑差。
[0040] 對(duì)于硅鐵冶煉負(fù)荷，據(jù)其工作原理，電動(dòng)機(jī)只是輔助生產(chǎn)，靜態(tài)負(fù)荷為主，所以可 設(shè)電動(dòng)機(jī)比例〇. 1，靜態(tài)恒阻抗負(fù)荷比例〇. 9,并聯(lián)后連接在IlOkV母線上。
[0041] 硅鐵負(fù)荷功率變化曲線如附圖4所示，可見(jiàn)硅鐵冶煉企業(yè)最顯著的功率波動(dòng)來(lái)自 于出鐵過(guò)程（圖中2580s-3000s)，其余時(shí)段功率相對(duì)平穩(wěn)。
[0042] 綜上所述，上述的特殊負(fù)荷建模方法通用性較強(qiáng)，不同種類的特殊負(fù)荷均可以按 照該方法進(jìn)行建模；并且特殊負(fù)荷模型結(jié)構(gòu)綜合考慮了特殊負(fù)荷的被動(dòng)特性和主動(dòng)特性， 而不是單一的只考慮某一部分特性，故模型結(jié)構(gòu)更加合理。
[0043] 以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形 也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種特殊負(fù)荷建模方法，其特征在于：包括以下步驟， 步驟一，調(diào)研特殊負(fù)荷相關(guān)信息； 步驟二，根據(jù)調(diào)研結(jié)果，分析特殊負(fù)荷特性，提出特殊負(fù)荷模型結(jié)構(gòu)； 步驟三，根據(jù)實(shí)際特殊負(fù)荷錄波數(shù)據(jù)的整體波形變化趨勢(shì)，對(duì)特殊負(fù)荷進(jìn)行分類簡(jiǎn) 化； 步驟四，分析所要研究的特殊負(fù)荷實(shí)際錄波數(shù)據(jù)的整體波形變化趨勢(shì)，基于之前分類 簡(jiǎn)化的結(jié)果，判定該特殊負(fù)荷所歸類型。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種特殊負(fù)荷建模方法，其特征在于：特殊負(fù)荷模型結(jié)構(gòu)是 將特殊負(fù)荷看作常規(guī)負(fù)荷受到H(U(t)，G(t))函數(shù)的作用，接入電網(wǎng)； 其中，U(t)部分用以表達(dá)特殊負(fù)荷功率隨電網(wǎng)電壓變化而變化的被動(dòng)特性，G(t)用以 表達(dá)特殊負(fù)荷隨自身生產(chǎn)過(guò)程變化而引起的功率自變特性。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種特殊負(fù)荷建模方法，包括以下步驟，步驟一，調(diào)研特殊負(fù)荷相關(guān)信息；步驟二，根據(jù)調(diào)研結(jié)果，分析特殊負(fù)荷特性，提出特殊負(fù)荷模型結(jié)構(gòu)；步驟三，根據(jù)實(shí)際特殊負(fù)荷錄波數(shù)據(jù)的整體波形變化趨勢(shì)，對(duì)特殊負(fù)荷進(jìn)行分類簡(jiǎn)化；步驟四，分析所要研究的特殊負(fù)荷實(shí)際錄波數(shù)據(jù)的整體波形變化趨勢(shì)，基于之前分類簡(jiǎn)化的結(jié)果，判定該特殊負(fù)荷所歸類型。本發(fā)明提出的特殊負(fù)荷建模方法通用性較強(qiáng)，不同種類的特殊負(fù)荷均可以按照該方法進(jìn)行建模；并且本發(fā)明提出的特殊負(fù)荷模型結(jié)構(gòu)綜合考慮了特殊負(fù)荷的被動(dòng)特性和主動(dòng)特性，而不是單一的只考慮某一部分特性，故模型結(jié)構(gòu)更加合理。
【IPC分類】H02J3/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105119278
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510532546
【發(fā)明人】張正利, 周榮玲, 陳謙, 鞠平, 吳峰, 余一平, 秦川, 金宇清
【申請(qǐng)人】河海大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年12月2日
【申請(qǐng)日】2015年8月26日