CN110867855A - 一种基于负荷有功功率及频率响应的电压预测的方法 - Google Patents

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State Grid Fujian Electric Power Co Ltd
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Abstract

本发明涉及一种基于负荷有功功率及频率响应的电压预测的方法，利用各负荷节点的有功功率、电压与频率响应来计算下一时刻的负荷电压，即通过负荷有功功率、电压和频率的响应，对负荷电压变化率进行计算，从而预测下一时刻的负荷电压大小。相较于仅仅根据电压响应进行电压预测的方法而言，能更可靠地预测负荷电压的变化趋势，更有效地为电力系统电压控制策略的制定提供依据，有助于提高电力系统的电压稳定性。本发明在综合考虑负荷有功功率、电压和频率的交互影响的基础上，对负荷电压进行实时分析预测具有重大的意义。同时，广域信息测量系统的日渐完善也为采用全网各负荷侧响应信息进行电压预测提供了理论依据和技术支持。

Description

一种基于负荷有功功率及频率响应的电压预测的方法
技术领域
本发明涉及负荷电压监视技术领域，更具体地说，涉及一种基于负荷有功功率及频率响应的电压预测的方法。
背景技术
负荷电压是衡量系统电压稳定程度的重要指标，而电压稳定性则是电力系统稳定性的一个重要方面。
目前，低压减载已被广泛用来避免因电压崩溃导致的大停电，但低压减载在设计过程中还存在减载策略表固定、无法根据实时预测信息进行方案优化的问题，是否需要减载、每轮减载后电压恢复效果如何、是否需要启动下一轮减载都缺少明确的依据，这不利于电力系统稳定性的控制和提升。
现有技术中，仅根据电压响应进行电压预测的方法，无法可靠地预测负荷电压的变化趋势，进而无法有效地为电力系统电压控制策略的制定提供依据，影响电力系统的电压稳定性。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于负荷有功功率及频率响应的电压预测的方法，保障电力系统运行过程中的负荷电压状态监视和电压稳定性的提高。
本发明的技术方案如下：
一种基于负荷有功功率及频率响应的电压预测的方法，步骤如下：
1)通过t1时刻、t2时刻的负荷有功功率、电压及频率，计算负荷的有功功率-电压因子以及负荷的有功功率-频率因子；
2)基于步骤1)的负荷的有功功率-电压因子以及负荷的有功功率-频率因子，根据t2时刻的电压、负荷有功功率及负荷有功功率变化率、频率及频率变化率，计算t2时刻的电压变化率；
3)根据t2时刻的电压及电压变化率，计算t3时刻的电压。
作为优选，前后两个时刻之间为固定的时间间隔。
作为优选，前后两个时刻之间的时间间隔为1ms。
作为优选，步骤1)中，负荷的有功功率-电压因子m、负荷的有功功率-频率因子n具体如下：
Figure BDA0002291207870000021
Figure BDA0002291207870000022
其中，P1、f1、V1分别表示t1时刻的负荷有功功率、频率以及电压；P2、f2、V2分别表示t2时刻的负荷有功功率、频率以及电压。
作为优选，步骤2)中，t2时刻的电压变化率具体如下：
Figure BDA0002291207870000023
作为优选，步骤3)中，t3时刻的电压V3具体如下：
Figure BDA0002291207870000024
本发明的有益效果如下：
本发明所述的基于负荷有功功率及频率响应的电压预测的方法，利用各负荷节点的有功功率、电压与频率响应来计算下一时刻的负荷电压，即通过负荷有功功率、电压和频率的响应，对负荷电压变化率进行计算，从而预测下一时刻的负荷电压大小。相较于仅仅根据电压响应进行电压预测的方法而言，能更可靠地预测负荷电压的变化趋势，更有效地为电力系统电压控制策略的制定提供依据，有助于提高电力系统的电压稳定性。
本发明在综合考虑负荷有功功率、电压和频率的交互影响的基础上，对负荷电压进行实时分析预测具有重大的意义。同时，广域信息测量系统的日渐完善也为采用全网各负荷侧响应信息进行电压预测提供了理论依据和技术支持。
附图说明
图1是实施例的IEEE 39节点系统接线示意图，图中，1-39为负荷节点；
图2是实施例的实际负荷电压曲线图；
图3是实施例的预测电压曲线效果对比图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明进行进一步的详细说明。
本发明所述的基于负荷有功功率及频率响应的电压预测的方法，步骤如下：
1)通过t1时刻、t2时刻的负荷有功功率、电压及频率，计算负荷的有功功率-电压因子m、负荷的有功功率-频率因子n，具体如下：
Figure BDA0002291207870000031
Figure BDA0002291207870000032
其中，P1、f1、V1分别表示t1时刻的负荷有功功率、频率以及电压；P2、f2、V2分别表示t2时刻的负荷有功功率、频率以及电压。
2)基于步骤1)的负荷的有功功率-电压因子m、负荷的有功功率-频率因子n，根据t2时刻的电压、负荷有功功率及负荷有功功率变化率、频率及频率变化率，计算t2时刻的电压变化率，具体如下：
Figure BDA0002291207870000041
3)根据t2时刻的电压及电压变化率，计算t3时刻的电压，具体如下：
Figure BDA0002291207870000042
为了使本发明的预测结果更准确、具备一致性，本实施例中，前后两个时刻之间为固定的时间间隔，具体地，前后两个时刻之间的时间间隔为1ms，则t2＝t1+1ms，t3＝t2+1ms。
实施例
如图1所示，以IEEE 39节点系统为实施本发明的对象，考虑发电机调压器和调速器，负荷采用30％感应电动机和70％恒阻抗并联模型，电动机考虑转子电磁暂态过程，仿真在PSASP上进行，步长1毫秒，时长20毫秒。
以负荷节点8为例，负荷节点8的实际负荷电压，如图2所示。通过广域信息测量系统可获得t1时刻和t2时刻负荷节点8的有功功率、频率及其变化率。
基于本发明所述的方法，步骤1)根据相距1ms的t1时刻和t2时刻的负荷有功功率、电压及频率，计算负荷的有功功率-电压因子m、负荷的有功功率-频率因子n。其中，已知V1＝0.986，P1＝2.083，f1＝1.102，V2＝0.945，P2＝1.991，f2＝1.098，计算结果为：m＝2.225，n＝1.107。
步骤2)计算t2时刻的电压变化率，计算结果为：
Figure BDA0002291207870000043
步骤3)计算下一时刻，即t3时刻的负荷电压，计算结果为：V3＝0.968。
将本发明与现有技术，即仅仅根据电压响应进行电压预测的方法进行比较，如图3所示，仅根据电压响应进行电压预测的方法中，预测电压与实际电压偏差为8.07％；根据本发明所述的方法，预测电压与实际电压偏差为0.93％。可以看出，采用本发明所述的方法，预测结果更加准确，与实际电压偏差率较小，能更有效地为电力系统电压控制策略的制定提供依据，有助于提高电力系统的电压稳定性。
上述实施例仅是用来说明本发明，而并非用作对本发明的限定。只要是依据本发明的技术实质，对上述实施例进行变化、变型等都将落在本发明的权利要求的范围内。

Claims (6)

1.一种基于负荷有功功率及频率响应的电压预测的方法，其特征在于，步骤如下：
1)通过t1时刻、t2时刻的负荷有功功率、电压及频率，计算负荷的有功功率-电压因子以及负荷的有功功率-频率因子；
2)基于步骤1)的负荷的有功功率-电压因子以及负荷的有功功率-频率因子，根据t2时刻的电压、负荷有功功率及负荷有功功率变化率、频率及频率变化率，计算t2时刻的电压变化率；
3)根据t2时刻的电压及电压变化率，计算t3时刻的电压。
2.根据权利要求1所述的基于负荷有功功率及频率响应的电压预测的方法，其特征在于，前后两个时刻之间为固定的时间间隔。
3.根据权利要求2所述的基于负荷有功功率及频率响应的电压预测的方法，其特征在于，前后两个时刻之间的时间间隔为1ms。
4.根据权利要求1至3任一项所述的基于负荷有功功率及频率响应的电压预测的方法，其特征在于，步骤1)中，负荷的有功功率-电压因子m、负荷的有功功率-频率因子n具体如下：
Figure FDA0002291207860000011
Figure FDA0002291207860000012
其中，P1、f1、V1分别表示t1时刻的负荷有功功率、频率以及电压；P2、f2、V2分别表示t2时刻的负荷有功功率、频率以及电压。
5.根据权利要求4所述的基于负荷有功功率及频率响应的电压预测的方法，其特征在于，步骤2)中，t2时刻的电压变化率具体如下：
Figure FDA0002291207860000021
6.根据权利要求5所述的基于负荷有功功率及频率响应的电压预测的方法，其特征在于，步骤3)中，t3时刻的电压V3具体如下：
Figure FDA0002291207860000022
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