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                    区域电网负荷实测建模
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产品介绍

    随着电网的发展和联网规模的逐步扩大，电网的动态特性问题日趋突出，迫切需要准确计算电网的稳定极限和输送能力。模型的选择对于电网稳定计算分析的结论也愈加敏感。影响电力系统暂态分析准确度的三大问题是：动态等值、发电机控制器参数和负荷模型。选择不同的发电机和负荷模型对稳定计算的结果影响甚大。问题的严重性在于我们在如何选择电力系统模型方面尤其是负荷模型的选择方面尚缺乏足够的科学依据。就某种程度而言，电力系统模型选择已成为制约电网计算分析乃至电网运行与发展尤其是大区联网运行的关键性问题，也是长期以来各有关方面极为关注且争论颇大的见仁见智的问题。近年来，国外某些电力发达的国家对一些大停电事故的仿真也表明模型选择问题的重要性，已引起相当程度的普遍关注。

    应当承认，对于一个具体的电力系统，如何选用恰当的模型来描述或仿真它的动态行为是一个十分复杂和难于解决的问题，也是长期困扰电力系统仿真研究领域而未能很好解决的重大课题，其难度在于电力负荷成分所具有的极强的时空性、影响因素的多元性和极不确定性等。模型选取上的过分保守会不适当地夸大问题的严重性，导致电网的输电能力难以充分发挥以致大大制约区域能源的优化配置和电网运行方式的灵活性、互补性；反之则不能真实地反映存在的问题或掩盖问题的本质和严重性，或得到某种盲目乐观的结论，给电网运行带来巨大的安全隐患和潜在威胁。可以说电力系统模型仿真问题已成为严重制约电网运行与发展的桎梏，必须认真对待，切实解决。这些问题可能对电网的安全稳定运行构成严重威胁，也可能影响到电网输电能力的发挥，严重地制约了电网的运行与发展。

    负荷模型对电力系统仿真结果准确度的影响很大，这点已经由国内外的实践所证明。1996年北美西部系统[WSCC]发生了两次大停电事故，事故中所有的扰动数据都记录了下来，作为事故后仿真验证的依据。当采用日常分析用的数据库对事故进行重现仿真时，发现仿真结果与现场记录的数据相差很多。经过修改多个模型和参数发现只有修改加拿大和美国西北部地区的负荷模型才能得到与实际情况相符的仿真结果。

    国内东北、华北联网的分析计算中发现采用不同的负荷模型黑龙江-吉林断面上的传输功率极限计算结果最大的差别达到2000MW。这也清楚地说明了负荷模型在电力系统稳定计算中的作用。

    国内外发展的现状
    1976年美国电力科学研究院[EPRI]主持了一项大型研究计划，其主要目的是为电力公司建立一套基于统计综合法的负荷建模方法。该方法是在实验室内确定各种典型负荷[如工业电动机负荷、电冰箱、荧光灯等]的平均特性方程，然后统计每个负荷点上在一些特殊时刻[如冬季峰值、夏季峰值]负荷的组成，即每种典型负荷所占的百分比，以及配电线路和变压器的数据，最后综合这些数据得出该负荷点的负荷模型。EPRI经过多年的努力发表了许多有价值的研究报告[33,34]，并且研制完成了目前为止统计综合法负荷建模中最具影响的软件包EPRI LOADSYN。

    另一种新的负荷建模方法——总体测辨法在80年代前后开始被提出，该方法的以系统辨识理论为基础，基本思想是将负荷群看成一个整体，先在现场进行人为扰动试验或捕捉自然扰动，采集并记录扰动数据，然后由实测数据辨识负荷模型的结构和参数。中国、美国、日本、加拿大和台湾等在实际系统中研制和投运了大批电力负荷特性记录仪，记录了大量数据，籍此开展了大量基于总体测辨法的研究。这些研究除了我国以外，进行的都是静特性的研究。直到2003年美国电科院[EPRI]才在因特网上招标，用变电站的实测数据辨识7种负荷[包括电动机]的比例。

    华北电力大学贺仁睦教授80年代初在瑞士洛桑联邦高等理工学院攻读博士学位期间就开始了负荷建模的研究，并于1984年在赫尔辛基召开的第八届PSCC国际计算大会上发表了题为‘Dynamic Model for Load Model Parameters Identification Based upon Measurement in the Field’的论文，首次提出用动态系统的滞后环节实现负荷模型参数辨识中的解耦问题。

    1985年回国后继续进行用于暂态稳定计算的负荷动态模型研究。研究内容包括开发测量装置、辨识软件、在国内主要分析软件[PSASP、BPA]中加入实测负荷模型的子程序。完成了从测量负荷扰动数据、辨识模型和参数到将实测模型和参数用于暂态稳定计算这样一个完整的过程。开发出的电力负荷特性测辨系统，已通过了入网检验。这个系统已在东北、华北等电网安装，拿到了大量负荷扰动数据，取得了成功的工程经验。这些数据已经成为实测负荷建模理论研究的依据，课题组发表了80余篇论文，整个工作持续了20年。

    华北电力大学作为国家电网公司重大项目‘大区电网负荷测试技术及模型完善研究’的参加单位，对东北电网243个220kV负荷变电站进行了分类，并在东北电网安装了7台负荷特性测辨装置，采用日常测量到的数据建立了七种负荷模型。当东北电网进行500kV人工三相短路试验时，装置测量到的大扰动数据证明了实测负荷模型的外推能力。

    通过人工三相短路试验，东北电网把黑龙江-吉林断面的传输功率从1000MW提高到1600MW，而用实测负荷模型计算出的功率极限是2000MW。

    北京兴鸿信科技有限公司与华北电力大学密切合作，在参与大学科研项目研发的基础上立足产品化、产业化。《区域电网负荷模型》成为公司主要软件产品之一。

    负荷动特性记录装置以工业控制机为主体，实时采集变电站出线电流、母线电压、系统频率、母线开关等信息，当负荷启动条件满足时记录元件启动，进行录波并以特定文件的形式保存在在硬盘中。

    远程采集与分析中心是负荷实测建模的核心部分。前置机通过电话拨号网络收集到有关变电站的负荷特性信息，对生数据进行保存。负荷建模工作站读取相关负荷信息，进行数据预处理，然后进行负荷建模。运行方式分析工作站则利用建成的负荷模型进行有关方式下稳定问题的专题研究。各装置采用Internet局域网进行连接。实际工作中，根据采集与分析中心的规模设计，可以对工作站开展的功能进行归并。