一种配电网综合等效异步电动机负荷模型参数辨识方法技术

本发明专利技术公开了一种配电网综合等效异步电动机负荷模型参数辨识方法，首先考虑配电网参数及无功补偿，建立综合异步电动机负荷模型，然后给定实测数据，计算状态变量初始值，接着建立负荷模型的参数辨识准则函数，并利用CPSO算法对目标函数进行寻优，并输出负荷模型，最后对负荷模型进行校验，并输出结果。本发明专利技术考虑了计入配网无功补偿和变压器分接头的影响，使得负荷模型更加准确，CPSO算法中引入了混沌优化搜索的概率，以对最优粒子进行混沌优化搜索，提高了算法收敛精度，有效地提高了模型参数辨识的准确性。

A parameter identification method for load model of synthetic equivalent asynchronous motor in distribution network

The invention discloses a comprehensive distribution network equivalent induction motor load model parameter identification method, first consider the parameters of distribution network and reactive power compensation, the establishment of comprehensive induction motor load model, and then given the measured data, calculating the initial values of state variable, then a parameter identification criterion function load model, and the optimization of the objective function by using the the CPSO algorithm, and the output load model, finally check the load model, and the output results. The present invention considered included in the distribution network reactive power compensation and transformer tap, the load model is more accurate, the probability of chaos optimization search into CPSO algorithm, based on optimal particle chaos optimization search algorithm to improve convergence precision, effectively improve the accuracy of model parameter identification.

【技术实现步骤摘要】
一种配电网综合等效异步电动机负荷模型参数辨识方法
本专利技术涉及电力系统仿真
，尤其涉及一种配电网综合等效异步电动机负荷模型参数辨识方法。
技术介绍
随着分布式电源广泛接入中低压配电网，使得原有配电网的组成、结构和潮流流向有了较大的改变。在电力系统综合负荷建模研究中，模型参数的获取是最关键的问题之一。美国WSCC及IEEE等机构根据负荷类型的不同推荐了相应的典型异步电动机模型参数，在我国的工程仿真计算中，曾长期取“典型参数”，但是随着电网规模的快速发展，综合负荷构成的复杂程度日益增加，“典型参数”对实际电网的适应性问题近年来得到广泛关注，且开展了大量的理论与应用研究。总体测辨法将负荷群体看成一个整体，先进行现场采集数据，确定模型结构，再根据现场采集数据利用系统辨识理论辨识出模型参数，该方法具有简单实用，建模数据直接来源于实际系统等优点。当分布式电源接入容量不大时，原有的经典负荷模型(CLM)和考虑配电网支路的综合负荷模型(SLM)仍具有较好的描述能力，但随着分布式电源接入容量增大，原有模型已不具备准确的描述能力。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种配电网综合等效异步电动机负本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种配电网综合等效异步电动机负荷模型参数辨识方法，其特征在于，依次包括以下步骤：(1)考虑配电网参数及无功补偿，建立综合异步电动机负荷模型；(2)给定实测数据，计算状态变量初始值；(3)建立负荷模型的参数辨识准则函数，利用CPSO算法对目标函数进行寻优，并输出负荷模型；(4)对负荷模型进行校验，并输出结果。

【技术特征摘要】
1.一种配电网综合等效异步电动机负荷模型参数辨识方法，其特征在于，依次包括以下步骤：(1)考虑配电网参数及无功补偿，建立综合异步电动机负荷模型；(2)给定实测数据，计算状态变量初始值；(3)建立负荷模型的参数辨识准则函数，利用CPSO算法对目标函数进行寻优，并输出负荷模型；(4)对负荷模型进行校验，并输出结果。2.如权利要求1所述一种配电网综合等效异步电动机负荷模型参数辨识方法，其特征在于，所述步骤(1)具体包括以下步骤：①在110kV线路上增加一个变压器，在10kV母线上并联异步电动机，同时考虑变压器分接头引入基准变换以进行配电网络与异步电动机对接实现，设异步电动机在自身基准下的端电压、暂态内电势、从电网吸收的电流、功率及等值阻抗的物理量分别为：Uim、E′im、Iim、Pim、Qim、Zim，下标im为区分作用，并非变量，各个物理量相对应系统基准下的标么值分别为US、ES'、IS、PD、QD、ZS，下标S和D为区分作用，并非变量，设变压器高压侧实际运行分接头电压和低压侧额定电压分别为和与UBS对应的变压器低压侧系统基准电压为UBL，其中，UBS表示系统电压基准，下标T、TN、BS及BL均为区分作用，并非变量，则有：K＝SBS/SBM(2)UBL＝UBS/kT(3)其中，kT*表示变压器高压侧与低压侧的非标准电压比的标幺值，kT表示变压器高压侧与低压侧的非标准电压比，K表示系统与异步电动机之基准功率比，kB表示系统电压基准与感应电动机电压基准比值，SBS表示系统功率，SBM表示感应电动机功率，下标B、BS、BM均为区分作用，并非变量；由式(1)可知，当取时，若变压器运行于主抽头，即或取各基准电压为网络平均额定电压且变压器变比为平均额定电压比，则kT*＝1，设异步电动机电压基准为则由电压等级归算及标幺值换算原理，即可推导出“基准变换”的变换矩阵如式(4)所示：其中，各个物理量的定义如步骤(1)所述；配电网综合等效后的线路-变压器组首、末端功率及电压平衡关系如式(5)～式(7)，变压器低压侧母线L的功率平衡关系如公式(8)，PS+jQS＝(PZIP+jQZIP)+(PD+jQD)-jQC(8)其中，PS表示线路末端有功功率，Qs表示线路末端无功功率，P表示线路首端有功功率，Q表示线路首端无功功率，Re表示线路的等值电阻，Xe表示线路的等值电抗，Us表示异步电动机的端电压的标幺值，Usx表示感应电动机在系统基准下的端电压在x轴的坐标分量，Usy表示感应电动机在系统基准下的端电压在y轴的坐标分量，U表示线路首端电压，下标e、Sx及Sy均为区分作用，并非变量；②在10kV母线并联静态负荷，将静态负荷用多项式(ZIP)模型描述如式(9)：其中，模型参数满足ZP+IP+PP＝1、ZQ+IQ+PQ＝1及为US(0)的有名值，US(0)表示异步电动机的初始端电压，PZIP(t)表示静态负荷在t时刻的有功功率，QZIP(t)表示静态负荷在t时刻的无功功率，PZIP(0)表示静态负荷的初始有功功率，QZIP(0)表示静态负荷的初始无功功率，ZP表示静态负荷的有功阻抗，ZQ表示静态负荷的无功阻抗，US(t)表示异步电动机在t时刻的端电压，kU0为已知的电压变换系数；③在静态负荷上并联一附加动态无功补偿元件，方程式如下：其中，QC(t)表示无功补偿元件在t时刻的无功功率，下标c为区分作用，并非变量，f表示频率，在标幺值下XC表示电容器容抗，XC0表示角频率近似取1时的值，即正常运行时的电容器容抗，表示补偿电容器的电容，ω表示角频率；④将异步电动机模型用三阶机电暂态微分方程描述，如式(11)：式中，e'im＝e'im.x+je'im.y为异步电动机暂态电势，e′im·x及e′im·y分别表示暂态电势在x轴和y轴的坐标分量，t表示时间，s表示异步电动机的转差率，w0表示系统的同步角频率，频率为50Hz时，w0＝314.16rad/s，Td0'表示异步电动机暂态电势的衰减时间常数，下标d仅为区分作用，并非变量，Xs表示定子绕组漏抗，Rs表示定子绕组电阻，X'表示定子和转子暂态电抗，Uim＝Uim.x+jUim.y表示负荷端电压，Uimx及Uimy分别表示感应电动机电压在x轴和y轴的坐标分量，Tj表示转子惯性时间常数，Xr表示转子绕组漏抗，Xm表示激磁电抗，Rr表示转子电阻，Tm表示异步电动机的机械负载功率，具体计算公式如式(12)：Tm＝T0[Aωr2+Bωr+C](12)其中，T0为异步电动机负载率；ωr＝1-s为转子侧角速度；A、B、C为机械转矩系数，且满足A+B+C＝1；异步电动机输出电流方程为：其中，Iim.x及Iim.y分别表示异步电动机输出电流在x轴和y轴的坐标分量；异步电动机的功率为：3.如权利要求2所述一种配电网综合等效异步电动机负荷模型参数辨识方法，其特征在于，所述步骤(2)具体包括以下步骤：①给定实测电压激励U(k)、实测有功功率P(k)及无功功率Q(k)；②计算异步电动机及静态负荷的初始有功功率，设异步电动机的动态负荷占空比为其中，PD(0)表示感应电动机初始有功功率，Ps(0)表示变压器低压侧母线初始有功功率，下标m、D及S均为区分作用，并非变量；由式(15)及综合异步电动机等值电路可求得异步电动机及静态负荷初始稳态有功功率为其中，Pim(0)表示异步电动机的初始稳态有功功率，PZIP(0)表示静态负荷的初始稳态有功功率；③计算异步电动机的初始滑差，由综合异步电动机等值电路可知异步电动机稳态等值阻抗和导纳如式(17)所示：

【专利技术属性】
技术研发人员：熊军华，王亭岭，李铎，
申请(专利权)人：华北水利水电大学，
类型：发明
国别省市：河南,41