[发明专利]基于电能质量监测系统的在线负荷建模并行计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种计算方法，具体是涉及一种基于电能质量监测系统的电力系统在线负荷建模并行计算方法。

背景技术

数字仿真的基础是建立起电力系统各组成元件的数学模型-简称建模，其准确度直接影响仿真结果的误差。目前发电机组和输电网络的模型已较为成熟，相比之下，负荷建模发展则相对较慢，负荷模型已成了制约计算精度的关键因素之一。负荷建模是一个非常复杂的问题，这是因为电力系统负荷是由许许多多各不相同的用电设备集合而成，种类繁多；且负荷组成及负荷量是随时间随机变化的；还有缺乏负荷组成的精确数据；以及负荷的不确定性及非线性，它们随时间及频率的变化而变化。虽然这些因素的影响使负荷建模十分困难，但负荷建模仍是电力系统几个最重要的研究领域之一。

负荷建模就是研究负荷母线上的总体负荷吸收的功率随负荷母线的电压和频率的变动而变化的关系。负荷建模的总体测辨法因其能够辨识出负荷动态特性而成为目前国内广泛使用的一种方法。基于量测技术的总体测辨法最大的困难在于实测数据的获取，其数据的获取须有良好的硬件环境，需要在各负荷节点处都安装负荷特性数据记录装置进行同步高精度实测数据采集，并依托各种通信技术将数据传回。负荷以其大量性、多样性和随机性成为建模的难点，而这恰恰需要依靠基于计算机技术装置的长期测量和外部特性等值的辨识技术，才能得到负荷的统计规律。

负荷建模的另一个困难之处在于以前的关注的重点在于系统负荷建模的准确性，很少关心到负荷建模的时效性，只采用传统串行的计算方法来处理有关辨识数据，而对大批量系统采集数据无法进行高效处理，开发的有关负荷建模平台软件实在难以承受大规模的负荷建模辨识计算任务。

负荷模型和参数辨识算法问题是负荷建模的另一个难点。目前，各地区电力调度部门逐渐采用一定比例的感应电动机并联ZIP(高储存密度的磁盘驱动器与磁盘)的负荷模型，实践表明该模型能准确描述负荷特性并具有一定的泛化能力，已经应用于新版的BPA仿真程序中。但应用该模型需要辨识的参数较多，存在多峰值，极值点差异细微，解空间复杂等特点。求解参数辨识最常用的方法有最小二乘法等传统的优化算法以及以遗传算法为代表的人工智能算法，传统优化算法受初值影响较大，收敛困难。遗传算法存在全局收敛性差，容易产生个体退化等问题，且计算时间较长。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，就在于提供一种基于电能质量监测系统的在线负荷建模并行计算方法，可有效地减少辨识计算时间，且能使整个负荷辨识软件应用平台具有较好的时效性能、良好的并行伸缩性和加速比，合适于在实际工程中应用。

解决上述技术问题，本发明采取如下的技术方案：

一种基于电能质量监测系统的负荷建模并行计算方法，其特征在于：通过电能质量监测系统获取电网扰动数据，经过数据预处理，采用基于非对称扰动数据的动态负荷模型和改进克隆选择并行计算算法进行参数辨识，输出辨识模型参数和拟合曲线；

具体步骤包括：

(1)采集数据：通过电能质量监测系统数据访问接口，获取负荷变电站发生故障或者电压扰动时的三相电压和电流瞬时值；

(2)数据预处理：对三相电压和电流瞬时值进行三点五次平滑滤波，校正采样通道的零漂和不一致数据；采用正序基波空间旋转矢量坐标变换方法，将预处理后的静止坐标系下的三相电压和电流瞬时值，变换到同步旋转坐标系下的空间矢量值，并计算负荷建模所需的电压、频率、有功功率和无功功率；在此数据预处理中考虑到并行计算的处理，可以节约一些时间，提高了数据预处理过程中的平台的时效性能；

(3)非对称扰动数据负荷建模：负荷模型建立在变压器高压侧母线上，将下级网架下的负荷等值为电力系统分析软件PSD-BPA中的三阶感应电动机模型并联ZIP静态负荷模型，数据预处理得到的电压和频率作为负荷模型的输入数据，有功功率和无功功率作为负荷模型的实际输出数据，建立待辨识的负荷模型；

(4)动态负荷模型参数并行辨识：使用改进克隆选择并行计算算法对动态负荷模型进行辨识从而得到负荷模型参数；极大地提高了动态负荷模型辨识平台软件的计算效能；

(5)参数校核：辨识得到的动态负荷模型，在不同的故障情况下，比较其模型输出功率与实际测量的负荷功率拟合情况，校验模型的鲁棒性；

(6)结果输出：根据BPA电动机模型输出MI卡和拟合曲线。