[发明专利]基于响应面法的电力系统负荷组成辨识方法

权利要求书

1.一种基于响应面法的电力系统负荷组成辨识方法，用于对电力系统中的负荷组成比例进行辨识，其特征在于：所述基于响应面法的电力系统负荷组成辨识方法包括以下步骤：

步骤一：基于所述电力系统中的各类负荷建立包含各类负荷占比的参数化的电力系统综合负荷模型；

步骤二：基于所述电力系统综合负荷模型计算所述电力系统中的节点i在时刻t_g的电压响应面；

步骤三：获取所述电力系统中的节点i在时刻t_g的实际电压响应；

步骤四：基于所述电力系统中的节点i在时刻t_g的电压响应面和实际电压响应之间的误差最小进行求解，得到各类负荷的占比而确定各类负荷的构成比例；

所述步骤一中，各类负荷包括恒阻抗负荷、恒电流负荷、恒功率负荷和感应电动机负荷；

所述步骤一中，假设所述节点i的稳态负荷为P_i+jQ_i，其中，P_i为所述节点i的有功功率，Q_i为所述节点i的无功功率，所述节点i下的恒阻抗负荷、恒电流负荷、恒功率负荷和感应电动机负荷的占比为k_Z:k_I:k_P:(1-k_Z-k_I-k_P)，所述节点i在初始时刻t₀的稳态负荷为：

则描述所述恒阻抗负荷动态特性的模型为：

其中，P_Z,i(t)为所述节点i处所述恒阻抗负荷在t时刻的有功功率，U_i(t)为在t时刻所述节点i的电压值，U_i(t₀)为在t₀时刻所述节点i的电压值，Q_Z,i(t)为所述节点i处所述恒阻抗负荷在t时刻的无功功率；

描述所述恒电流负荷动态特性的模型为：

其中，P_I,i(t)为所述节点i处所述恒电流负荷在t时刻的有功功率，Q_I,i(t)为所述节点i处所述恒电流负荷在t时刻的无功功率；

描述所述恒功率负荷动态特性的模型为：

P_P,i(t)＝k_P·P_i(t₀)

Q_P,i(t)＝k_P·Q_i(t₀)

其中，P_P,i(t)为所述节点i处所述恒功率负荷在t时刻的有功功率，Q_P,i(t)为所述节点i处所述恒功率负荷在t时刻的无功功率；

描述所述感应电动机负荷动态特性的模型为三阶感应电动机模型：

其中，R_s为感应电动机的定子电阻，X为感应电动机的同步电抗，X'为感应电动机的次暂态电抗，ω为感应电动机的转子的转速，H为感应电动机的转子的惯性时间常数，E'_d、E'_q分别为感应电动机d轴和q轴的暂态电动势，I_d和I_q分别为感应电动机的定子d轴和q轴的电流，U_d和U_q分别为感应电动机的定子d轴和q轴的电压，A、B和C分别为转矩与转速的相关系数，T₀为系统转矩，P_M,i为所述节点i处所述感应电动机负荷在t时刻的有功功率，Q_M,i为所述节点i处所述感应电动机负荷在t时刻的无功功率；

则描述所述恒阻抗负荷动态特性的模型、描述所述恒电流负荷动态特性的模型、描述所述恒功率负荷动态特性的模型和描述所述感应电动机负荷动态特性的模型共同构成所述电力系统综合负荷模型；

所述步骤二中，所述电力系统中的节点i在时刻t_g的电压响应面包括故障过程中的电压响应面U_i(t:Z_flt,k_Z,k_I,k_P)或故障恢复过程中的电压响应面U_i(t:t_f,Z_flt,k_Z,k_I,k_P)；

计算所述故障过程中的电压响应面U_i(t:Z_flt,k_Z,k_I,k_P)的方法为：

首先建立包含待定系数的各状态的参数表达式：

其中，x表示感应电动机d轴和q轴的暂态电动势E'_d、E'_q和感应电动机的转子的转速ω，y表示所述电力系统综合负荷模型中除E'_d、E'_q和ω以外的代数变量；分别为故障期间x、y的表达式的待定系数，Φ_m(t,Z_flt,k_Z,k_I,k_P)为t,Z_flt,k_Z,k_I,k_P五个参数的幂级数的张量积所构成的基，N为基的个数，Z_flt为故障阻抗；

再用A(x,y)＝0表示电力系统综合负荷模型，代入x、y的表达式后，得到残差表达式：

在t,Z_flt,k_Z,k_I,k_P的取值区间上选取N个配点{p₁(t,Z_flt,k_Z,k_I,k_P),…p_N(t,Z_flt,k_Z,k_I,k_P)}，在各个所述配点处逐个计算R＝0而得到各个所述配点处的x、y的值；

然后基于各个所述配点处的x、y的值求解线性方程得到所述待定系数进而代入各状态的参数表达式中得到故障过程中的电压响应面U_i(t:Z_flt,k_Z,k_I,k_P)；

计算所述故障恢复过程中的电压响应面U_i(t:t_f,Z_flt,k_Z,k_I,k_P)的方法为：

首先建立包含待定系数的各状态的参数表达式：

其中，x₁表示感应电动机d轴和q轴的暂态电动势E'_d、E'_q和感应电动机的转子的转速ω，y₁表示所述电力系统综合负荷模型中除E'_d、E'_q和ω以外的代数变量；分别为故障期间x₁、y₁的表达式的待定系数，Φ′_m(t,Z_flt,t_f,k_Z,k_I,k_P)为t,Z_flt,t_f,k_Z,k_I,k_P六个参数的幂级数的张量积所构成的基，N为基的个数，Z_flt为故障阻抗，t_f为故障持续时间；

再用A′(x₁,y₁)＝0表示电力系统综合负荷模型，代入x₁、y₁的表达式后，得到残差表达式：

在t,Z_flt,t_f,k_Z,k_I,k_P的取值区间上选取N个配点{p′₁(t,Z_flt,t_f,k_Z,k_I,k_P),…p′_N(t,Z_flt,t_f,k_Z,k_I,k_P)}，在各个所述配点处逐个计算R'＝0而得到各个所述配点处的x₁、y₁的值；

然后基于各个所述配点处的x₁、y₁的值求解线性方程得到所述待定系数进而代入各状态的参数表达式中得到故障过程中的电压响应面U_i(t:t_f,Z_flt,k_Z,k_I,k_P)。