CN111162518B - 考虑低电压脱扣特性的综合负荷模型建模方法及装置 - Google Patents

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CN111162518B CN201911220359.9A CN201911220359A CN111162518B CN 111162518 B CN111162518 B CN 111162518B CN 201911220359 A CN201911220359 A CN 201911220359A CN 111162518 B CN111162518 B CN 111162518B
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Abstract

本发明公开一种考虑低电压脱扣特性的综合负荷模型建模方法及装置。该方法包括：根据待分析负荷站点内负荷设备的特性数据，确定在m级动作序列时待分析负荷站点的低电压脱扣特征参数；在建立所述待分析负荷站点的综合负荷模型时，根据所述低电压脱扣特征参数，确定与所述m级动作序列对应的m级低电压脱扣环节，以模拟所述待分析负荷站点的低电压脱扣特性。该方法考虑了负荷多级低电压脱扣特性，确定的负荷模型结构和参数模拟了低电压脱扣开关先后动作过程的负荷特性，能够比较准确地模拟负荷的低电压脱扣特性，从而提高电力系统仿真计算的可信度。

Description

考虑低电压脱扣特性的综合负荷模型建模方法及装置
技术领域
本发明属于电力系统仿真建模技术领域，尤其涉及一种考虑低电压脱扣特性的综合负荷模型建模方法及装置。
背景技术
电力系统中，负荷的低电压脱扣现象普遍存在。负荷的低电压脱扣受用户设备处的接触器或失压脱扣器断路器等低电压脱扣控制元件的控制。当电压低于其整定值时，各低电压脱扣控制元件将动作。
随着我国电网的快速发展，配电网中的低电压脱扣控制元件和空调类负荷越来越多，在运电网中多次在短路故障时发生了负荷低电压脱扣现象。
以上海电网为例，1998年6月27日上海蕴藻浜1号主变220闸刀机构箱进水，造成两相短路，此次事故造成的直接停电负荷为200MW，但低电压脱扣负荷却高达500MW。其主要原因是上海电网高压电网两相故障造成的暂态低电压导致大批感应电动机负荷发生低电压脱扣。
另一方面，随着智能电网的快速发展，配电网中的低电压脱扣控制元件和空调类负荷越来越多。为避免电压低于一定阈值，空调类负荷堵转，在电压降低到一定阈值后，这些低电压脱扣控制元件将这类用电设备从电网中切除，造成低压释放。而当系统电压开始恢复后，释放的部分负荷重启动，启动过程中需要吸收大量无功，造成暂态低电压；如果释放功率较大，必然会导致系统失稳，或者导致直流换相失败。
通常情况下，对于受端电网来说，电网故障时释放部分负荷，对电网稳定运行是有利的。但是，如果电网释放大量负荷，将会导致联络线功率过载，送端受端工序失衡，或者系统中某些断路器的跳闸，引起电网连锁故障。
为避免以上电网运行风险，需要预先获知电网中可能出现的低电压释放负荷的情况，并采取措施来应对。
而目前电网采用的负荷模型不能描述电网中出现的低电压释放负荷情况，因此亟需深化研究考虑负荷低电压脱扣特性的负荷建模方法。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种考虑低电压脱扣特性的综合负荷模型建模方法及装置，以改善现有技术中的负荷模型不能描述电网中出现的低电压释放负荷情况的问题。
第一方面，本发明提供一种考虑低电压脱扣特性的综合负荷模型建模方法，包括：
根据待分析负荷站点内负荷设备的特性数据，确定在m级动作序列时待分析负荷站点的低电压脱扣特征参数；
在建立所述待分析负荷站点的综合负荷模型时，根据所述低电压脱扣特征参数，确定与所述m级动作序列对应的m级低电压脱扣环节，以模拟所述待分析负荷站点的低电压脱扣特性。
进一步地，所述待分析负荷站点内负荷设备的特性数据，包括：
待分析负荷站点中包含的指定电压级别的馈线的出线数n；
第i条指定电压级别的馈线中各低电压脱扣装置的低电压脱扣动作值；
第i条指定电压级别的馈线中各低电压脱扣装置释放的负荷有功功率；
第i条指定电压级别的馈线中各低电压脱扣装置的脱扣延迟时间；其中，
所述待分析负荷站点内负荷设备的特性数据是根据待分析负荷站点故障时负荷侧低电压脱扣装置的响应统计得到的。
进一步地，所述根据待分析负荷站点内负荷设备的特性数据，确定在 m级动作序列时待分析负荷站点的低电压脱扣特征参数，包括：
确定在m级动作序列时对应的m个动作电压区间，其中，所述m个动作电压区间的上限值Udj依次增大：
Ud1＜...＜Udj＜Ud(j+1)＜...＜Un，其中，j＝1，2，...，m，Un为各母线电压的额定值；
根据待分析负荷站点内负荷设备的特性数据，分别确定在m个动作电压区间动作的各条馈线的低电压脱扣设备，及
第i条指定电压级别的馈线中在第j个动作电压区间动作的低电压脱扣延迟时间常数Tcij；
第i条指定电压级别的馈线中在第j个动作电压区间动作的低电压脱扣动作值Ucij；
第i条指定电压级别的馈线中在第j个动作电压区间脱扣释放的负荷有功功率Pij，其中，
1＜i＜n；
所述低电压脱扣特征参数包括：等值低电压脱扣动作电压Ucj、等值低电压释放平均延迟时间常数Tcj；
以各条指定电压级别的馈线中在第j个动作电压区间脱扣释放的负荷有功功率Pij相对于待分析负荷站点中在第j个动作电压区间脱扣释放的总负荷有功功率的标么值的比值为加权因子，确定待分析负荷站点在第j个动作电压区间的等值低电压脱扣动作电压Ucj和在第j个动作电压区间的等值低电压释放平均延迟时间常数Tcj：
Figure BDA0002300651650000031
Figure BDA0002300651650000032
进一步地，所述低电压脱扣特征参数还包括：低电压脱扣比例参数Kcj；
根据带有低电压脱扣保护的负荷在总负荷中的比例，确定待分析负荷站点在第j个动作电压区间的低电压脱扣比例参数Kcj：
Figure BDA0002300651650000033
其中，P为待分析负荷站点的总有功功率。
进一步地，所述在建立所述待分析负荷站点的综合负荷模型时，根据所述低电压脱扣特征参数，确定与所述m级动作序列对应的m级低电压脱扣环节，以模拟所述待分析负荷站点负荷的低电压脱扣特性，包括：
确定综合负荷模型中与所述第j级动作序列对应的第j级低电压脱扣环节中，所述待分析负荷站点的等值低电压脱扣动作电压为Ucj，等值低电压释放平均延迟时间常数为Tcj，及低电压脱扣比例参数为Kcj。
进一步地，在m为3时，3级动作序列对应的3个动作电压区间依次为：
第一级动作序列对应的第一个动作电压区间的上限值为Ud1，其中， Ud1＜0.6Un；
第二级动作序列对应的第二个动作电压区间的上限值为Ud2，下限值为Ud1，其中，Ud1＜0.75Un；
第三级动作序列对应的第三个动作电压区间的上限值为Un，下限值为 Ud2。
进一步地，所述待分析负荷站点包括220kV变电站及其所供范围，其中，所供范围内的负荷等值到220kV变电站的110kV侧；
所供范围内的负荷包括：配网无功补偿、等值静态负荷、等值电动机、和等值发电机。
进一步地，所述待分析负荷站点内负荷设备配置的低电压脱扣装置包括负荷元件级低压保护接触器和大用户级开关脱扣器。
进一步地，所述待分析负荷站点中包含的馈线的电压级别为10kV或 6kV。
第二方面，本发明提供一种考虑低电压脱扣特性的综合负荷模型建模装置，包括：
低电压脱扣特征参数确定模块，用于根据待分析负荷站点内负荷设备的特性数据，确定在m级动作序列时待分析负荷站点的低电压脱扣特征参数；
低电压脱扣环节确定模块，用于在建立所述待分析负荷站点的综合负荷模型时，根据所述低电压脱扣特征参数，确定与所述m级动作序列对应的m级低电压脱扣环节，以模拟所述待分析负荷站点的低电压脱扣特性。
本发明提出了一种考虑低电压脱扣特性的综合负荷模型建模方法及装置，考虑了负荷多级低电压脱扣特性，确定的负荷模型结构和参数模拟了低电压脱扣开关先后动作过程的负荷特性。该等值综合负荷模型以综合负荷模型结构为基础，在综合负荷模型结构中增加了负荷多级低电压脱扣环节，用于综合考虑负荷元件级低压保护接触器和大用户级开关脱扣器动作特性，并基于负荷侧低电压脱扣设备的统计数据计算负荷低电压脱扣特征参数，因此能够比较准确地模拟负荷的低电压脱扣特性，从而提高电力系统仿真计算的可信度。
附图说明
通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
图1为本发明优选实施方式的考虑低电压脱扣特性的综合负荷模型建模方法的流程示意图；
图2是本发明优选实施方式的考虑低电压脱扣特性的综合负荷模型建模装置的组成示意图；
图3为负荷多级低电压脱扣特征参数计算流程图；
图4为本发明优选实施方式的考虑负荷低电压脱扣特性的负荷模型结构示意图；
图5为为戚家220kV变电站所供负荷区的接线图。
图6为典型的2机两区仿真系统示意图。
图7为低电压脱扣后戚家220kV变电站母线电压拟合曲线。
图8为低电压脱扣后戚家220kV变电站母线负荷有功功率拟合曲线。
图9为低电压脱扣后戚家220kV变电站母线负荷无功功率拟合曲线。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
低电压脱扣开关也即低电压脱扣控制元件或低电压脱扣装置，包括用于容量小的设备(如空调、冰箱等)的负荷元件级低压保护接触器、用于容量大的设备(如熔炉)的大用户级开关脱扣器。
为了模拟实际电网出现故障扰动时的负荷低电压脱扣现象，目前，模拟负荷低电压脱扣特性的负荷模型是针对每一个低电压脱扣控制元件给定一个动作电压(即触发低电压脱扣控制元件动作的电压)，延迟一定时间常数后，控制该低电压脱扣控制元件跳开。这种逐个对低电压脱扣控制元件设置动作参数的模型能较好地模拟电网中所有动作的低电压脱扣开关动作后的负荷特性，但不能模拟低电压脱扣开关先后动作过程的负荷特性。
根据对当前市场上流通的负荷元件级低压保护接触器和大用户级开关脱扣器的低电压脱扣性能统计，各种接触器和脱扣器的性能参数离散性比较大，且故障扰动中负荷低电压脱扣具有反时限特性。这种故障时负荷交流接触器的整定电压越低，该继电保护的动作延时越小的特性进一步增加了模拟负荷的低电压脱扣特性的难度。
本发提供一种考虑低电压脱扣特性的综合负荷模型建模方法，以综合负荷模型(Synthetic Load Model，简称SLM)结构为基础建立等值综合负荷模型，在SLM结构中增加了负荷多级低电压脱扣环节，用于综合考虑负荷元件级低压保护接触器和大用户级开关脱扣器动作特性，并基于负荷侧低电压脱扣统计数据计算负荷低电压脱扣特征参数，因此能够比较准确地模拟负荷的低电压脱扣特性，从而提高电力系统仿真计算的可信度。
如图1所示，本发明实施例的考虑低电压脱扣特性的综合负荷模型建模方法，包括：
步骤S100：根据待分析负荷站点内负荷设备的特性数据，确定在m级动作序列时待分析负荷站点的低电压脱扣特征参数；
步骤S200：在建立所述待分析负荷站点的综合负荷模型时，根据所述低电压脱扣特征参数，确定与所述m级动作序列对应的m级低电压脱扣环节，以模拟所述待分析负荷站点的低电压脱扣特性。
应该理解为，在用待分析负荷站点的综合负荷模型进行仿真，模拟故障时待分析负荷站点中低电压脱扣装置的动作时，m级低电压脱扣环节依次跳开，较好地模拟了低电压脱扣开关先后动作过程的负荷特性。
进一步地，所述待分析负荷站点内负荷设备的特性数据，包括：
待分析负荷站点中包含的指定电压级别的馈线的出线数n；
第i条指定电压级别的馈线中各低电压脱扣装置的低电压脱扣动作值；
第i条指定电压级别的馈线中各低电压脱扣装置释放的负荷有功功率；
第i条指定电压级别的馈线中各低电压脱扣装置的脱扣延迟时间；其中，
所述待分析负荷站点内负荷设备的特性数据是根据待分析负荷站点故障时负荷侧低电压脱扣装置的响应统计得到的。
根据待分析负荷站点故障时负荷侧低电压脱扣装置的响应，可以确定任一条馈线中，在哪些时刻，哪些低电压脱扣开关跳开，以及释放了多少负荷。
进一步地，所述根据待分析负荷站点内负荷设备的特性数据，确定在 m级动作序列时待分析负荷站点的低电压脱扣特征参数，包括：
确定在m级动作序列时对应的m个动作电压区间，其中，所述m个动作电压区间的上限值Udj依次增大：
Ud1＜...＜Udj＜Ud(j+1)＜...＜Un，其中，j＝1，2，...，m，Un为各母线电压的额定值；
根据待分析负荷站点内负荷设备的特性数据，分别确定在m个动作电压区间动作的各条馈线的低电压脱扣设备，及
第i条指定电压级别的馈线中在第j个动作电压区间动作的低电压脱扣延迟时间常数Tcij；
第i条指定电压级别的馈线中在第j个动作电压区间动作的低电压脱扣动作值Ucij；
第i条指定电压级别的馈线中在第j个动作电压区间脱扣释放的负荷有功功率Pij，其中，
1＜i＜n；
所述低电压脱扣特征参数包括：等值低电压脱扣动作电压Ucj、等值低电压释放平均延迟时间常数Tcj；
以各条指定电压级别的馈线中在第j个动作电压区间脱扣释放的负荷有功功率Pij相对于待分析负荷站点中在第j个动作电压区间脱扣释放的总负荷有功功率的标么值的比值为加权因子，确定待分析负荷站点在第j个动作电压区间的等值低电压脱扣动作电压Ucj和在第j个动作电压区间的等值低电压释放平均延迟时间常数Tcj：
Figure BDA0002300651650000081
Figure BDA0002300651650000082
进一步地，所述低电压脱扣特征参数还包括：低电压脱扣比例参数Kcj；
根据带有低电压脱扣保护的负荷在总负荷中的比例，确定待分析负荷站点在第j个动作电压区间的低电压脱扣比例参数Kcj：
Figure BDA0002300651650000083
其中，P为待分析负荷站点的总有功功率。进一步地，所述在建立所述待分析负荷站点的综合负荷模型时，根据所述低电压脱扣特征参数，确定与所述m级动作序列对应的m级低电压脱扣环节，以模拟所述待分析负荷站点负荷的低电压脱扣特性，包括：
确定综合负荷模型中与所述第j级动作序列对应的第j级低电压脱扣环节中，所述待分析负荷站点的等值低电压脱扣动作电压为Ucj，等值低电压释放平均延迟时间常数为Tcj，及低电压脱扣比例参数为Kcj。
进一步地，在m为3时，3级动作序列对应的3个动作电压区间依次为：
第一级动作序列对应的第一个动作电压区间的上限值为Ud1，其中， Ud1＜0.6Un；
第二级动作序列对应的第二个动作电压区间的上限值为Ud2，下限值为Ud1，其中，Ud1＜0.75Un；
第三级动作序列对应的第三个动作电压区间的上限值为Un，下限值为 Ud2。
进一步地，所述待分析负荷站点包括220kV变电站及其所供范围，其中，所供范围内的负荷等值到220kV变电站的110kV侧；
所供范围内的负荷包括：配网无功补偿、等值静态负荷、等值电动机、和等值发电机。
进一步地，所述待分析负荷站点内负荷设备配置的低电压脱扣装置包括负荷元件级低压保护接触器和大用户级开关脱扣器。
进一步地，所述待分析负荷站点中包含的馈线的电压级别为10kV或 6kV。
本发明实施例建立的模型通过负荷多级低电压脱扣环节来模拟负荷的低电压脱扣特性和负荷低电压脱扣反时限特性，克服了现有负荷模型无法模拟低电压脱扣开关先后动作过程中的负荷特性的缺点，提高了电力系统仿真计算的可信度。
如图2所示，本发明实施例的考虑低电压脱扣特性的综合负荷模型建模装置，包括：
低电压脱扣特征参数确定模块100，用于根据待分析负荷站点内负荷设备的特性数据，确定在m级动作序列时待分析负荷站点的低电压脱扣特征参数；
低电压脱扣环节确定模块200，用于在建立所述待分析负荷站点的综合负荷模型时，根据所述低电压脱扣特征参数，确定与所述m级动作序列对应的m级低电压脱扣环节，以模拟所述待分析负荷站点的低电压脱扣特性。
本发明实施例的考虑低电压脱扣特性的综合负荷模型建模装置是前述考虑低电压脱扣特性的综合负荷模型建模方法对应的装置，具有相同的技术方案和预期的技术效果，这里不再赘述。
如图3所示，本发明另一实施例的考虑低电压脱扣特性的综合负荷模型建模方法，包括：
获取变电站负荷设备的构成数据及负荷设备的特性数据；
根据动作电压为低电压脱扣开关动作分动作轮次，其中，动作电压 Uc＜0.60Un设为第一轮，动作电压低于0.6Un≤Uc＜0.75Un设为第二轮，动作电压低于0.75Un≤Uc设为第三轮；根据下式，确定负荷站点中第j轮低压释放的总负荷有功功率；
计算负荷站点中第j轮低压释放的总负荷有功功率；
计算第j轮等值综合负荷的低电压释放动作电压Ucj、低电压释放平均延迟时间常数Tcj、低电压释放比例Kcj。
图4示出了考虑负荷低电压脱扣特性的等值SLM的结构。需要说明的是，目前在电网仿真时，通常将负荷等值到220kV站点的110kV侧。因此，在负荷建模时，将一个220kV变电站及其所供范围作为一个负荷站点。其中，220kV变电站所供范围内包括：配网无功补偿；等值静态负荷；等值电动机；等值发电机。
按照m个动作轮次划分低电压脱扣开关动作并建立负荷站点的等值综合模型时，m为大于2的正整数。在每个动作轮次中，描述低电压脱扣动作特性的参数分别包括负荷开始大量切除时的动作电压、负荷低电压脱扣平均延迟时间常数、负荷低电压脱扣比例。
m的数值越大，对负荷的低电压脱扣特性的模拟会更准确。而对于大规模电力系统仿真，如果设置的低电压脱扣动作轮次过多，则会造成维数灾难，导致在仿真速度和参数设置上均不能满足电网仿真的要求。
考虑到电网的规模，设置3级动作序列进行仿真时，计算精度和计算速度都可以满足需求。这时，根据动作电压的大小，将低电压脱扣开关动作分为以下3个动作轮次：
动作电压Uc＜0.6Un设为第一轮；
动作电压0.6Un≤Uc＜0.75Un设为第二轮；
动作电压0.75Un≤Uc设为第三轮。
其中，Uc为动作电压的上限值，Un为母线电压的额定值。
在按照3个动作轮次划分低电压脱扣开关的动作轮次时，该等值SLM 的各特征参数的含义如表1所示。
表1 考虑负荷低电压脱扣特性的特征参数
符号 特征参数物理含义
U<sub>c1</sub> 第1级负荷低电压脱扣动作电压
T<sub>c1</sub> 第1级负荷低电压脱扣平均延迟时间常数
K<sub>c1</sub> 第1级负荷低电压脱扣比例
U<sub>c2</sub> 第2级负荷低电压脱扣动作电压
T<sub>c2</sub> 第2级负荷低电压脱扣平均延迟时间常数
K<sub>c2</sub> 第2级负荷低电压脱扣比例
U<sub>c3</sub> 第3级负荷低电压脱扣动作电压
T<sub>c3</sub> 第3级负荷低电压脱扣平均延迟时间常数
K<sub>c3</sub> 第3级负荷低电压脱扣比例
进一步地，设n为220kV负荷站点中包含的10kV(或6kV)馈线的出线数，P为220kV负荷站点的总有功功率，Pij为第i条10kV(或6kV) 馈线的第j轮低电压脱扣释放的负荷有功功率，Ucij和Tcij分别为第i条10kV(或6kV)馈线的低电压脱扣开关的第j轮低电压脱扣阈值和低电压脱扣延迟时间常数，其中，1≤i≤n，1≤j≤m。
而该等值综合负荷模型中，第j轮低电压脱扣参数Ucj和Tcj分别采用各条10kV(或6kV)馈线第j轮低电压脱扣的负荷有功功率Pij相对于负荷站点中第j轮低电压脱扣的总负荷有功功率的标幺值为加权因子进行综合，如下式：
Figure BDA0002300651650000121
Figure BDA0002300651650000122
综合负荷的第j轮低电压脱扣比例参数Kcj为带有低压保护的负荷在总负荷中的比例：
Figure BDA0002300651650000123
综上，该考虑负荷多级低电压脱扣特性的负荷模拟方法，以SLM负荷模型结构为基础，在SLM模型结构中增加了负荷多级低电压脱扣环节，综合考虑了负荷元件级低压保护接触器和大用户级开关脱扣器动作特性，并基于负荷侧低电压脱扣统计数据计算负荷低电压脱扣特征参数。
该方法通过负荷多级低电压脱扣环节来模拟负荷的低电压脱扣特性负荷低电压脱扣反时限特性，克服了现有负荷模型无法模拟低电压脱扣开关先后动作过程的负荷特性的缺点，提高了电力系统仿真计算的可信度。
该负荷多级低电压脱扣特征参数计算方法可快捷、方便地计算负荷各级低电压脱扣特征参数，准确模拟负荷实际的低电压脱扣特性。
下面以戚家220kV变电站为例，对所提出的考虑负荷多级低电压脱扣特性的负荷模型和参数计算方法的有效性进行验证说明。
图5为戚家220kV变电站所供负荷区的接线图。戚家220kV变电站所供负荷容量约167MW，如图5所示，其下负荷构成比较复杂，包含了工业负荷和居民负荷，因此，将其归类为工业居民混合负荷。表2为戚家220kV 变电站大负荷运行方式时负荷的详细组成情况。
表2 戚家220kV变电站大负荷运行方时的负荷设备类型组成情况。
序号 负荷类型 该负荷类型所占比例(％)
1 照明 50.78
2 工业大电动机 18.09
3 制冷式空调 9.31
4 恒阻抗 7.10
5 工业小电动机 5.48
6 彩电 5.29
7 热水器 1.64
8 冷藏设备 1.37
9 洗衣机 0.89
10 泵、风扇等小电动机 0.05
在表2中，工业大电动机和工业小电动机设置有大用户级开关脱扣器，制冷式空调、洗衣机等设置有元件级低压保护接触器。
根据戚家220kV变电站的负荷详细统计数据，得到戚家变考虑配电网络的综合负荷模型中的马达和静态负荷部分参数如表3所列：
表3 戚家变SLM模型参数
Figure BDA0002300651650000131
注：Tj表示马达惯性时间常数、Rs表示马达定子电阻、Xs表示马达定子电抗、Xm表示马达激磁电抗、Rr表示马达转子电阻、Xr表示马达转子电抗，R*表示配网支路电阻，X*表示配网支路电抗、ZP％表示静态有功负荷构成中的恒阻抗成分、ZQ％表示静态无功负荷构成中的恒阻抗成分、IP％表示静态有功负荷构成中的恒电流成分、IQ％表示静态无功负荷构成中的恒电流成分、PP％表示静态有功负荷构成中的恒功率成分、PQ％表示静态无功负荷构成中的恒功率抗成分。
2016年6月18日220kV戚家变电站事故导致电压长时间跌落，其中，因低电压脱扣控制元件动作导致失去负荷34.9MW。其中，安装的部分负荷交流接触器的低电压释放性能如表4所示。
基于负荷侧低电压脱扣统计数据，计算戚家变负荷多级低电压脱扣特征参数如表5所示。
表4 部分用户自行安装的负荷交流接触器的低电压释放性能
Figure BDA0002300651650000141
注1：延时时间，R0：0.1～3S；R2：0.1～30S；R4：0.1～180s
表5 戚家变SLM模型低电压脱扣参数
轮次 Uc(％Un) Tc(ms) Kc
1 0.5 40 5％
2 0.65 100 8％
3 0.80 280 11％
图6为一典型的2机两区系统。以此系统为例，对戚家220kV变电站的考虑负荷低电压脱扣特性的SLM模型(模型参数如表3和表5所示)和原系统(包括原系统负荷区的110kV配电网络、无功补偿及110kV、35kV、 10kV负荷节点的系统)进行仿真对比，验证该实施例方法生成的考虑负荷低电压多级脱扣特性的SLM模型的有效性。为便于对比，华北电网目前使用模型的计算结果曲线也一并显示。
仿真条件：线路BUS2-BUS3一回线BUS2侧发生三永N-1故障(为一回线路A、B、C三相短路、然后两侧三相断开的常用故障形式。)，0.12 秒后切除故障线路。
分别将图4及图5所示的戚家220kV变电站110kV及其以下的详细系统、考虑低电压脱扣特性的等值SLM模型和华北电网现有负荷模型接于图 6所示的负荷母线2上进行仿真。仿真结果表明，采用原系统详细模型和采用考虑低电压脱扣特性的等值SLM模型时，戚家变均低电压脱扣了34.9 MW负荷。
戚家220kV变电站母线电压、戚家220kV变电站母线负荷有功功率、戚家220kV变电站母线负荷无功功率的拟合曲线分别如图7至图9所示。
对比分析电压、有功功率和无功功率的拟合曲线，可以看到采用本发明实施例生成的考虑负荷多级低电压脱扣特性的SLM负荷模型与详细系统的仿真曲线的拟合效果明显好于采用华北电网现有的负荷模型。
因此与华北当前的负荷模型相比，采用本方法生成的SLM模型能够更好地描述负荷特性，使故障后仿真计算中的系统特性更逼近真实的系统行为，提高了仿真计算分析的可信度，为电力系统制订科学的运行、控制方案提供了保障。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。
通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个//该[装置、组件等]”都被开放地解释为装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。

Claims (8)

1.一种考虑低电压脱扣特性的综合负荷模型建模方法，其特征在于，包括：
根据待分析负荷站点内负荷设备的特性数据，确定在m级动作序列时待分析负荷站点的低电压脱扣特征参数，包括：
确定在m级动作序列时对应的m个动作电压区间，其中，所述m个动作电压区间的上限值Udj依次增大：
Ud1<…<Udj<Ud(j+1)<…<Un，其中，j＝1,2,...,m，Un为各母线电压的额定值整定值；
根据待分析负荷站点内负荷设备的特性数据，分别确定在m个动作电压区间动作的各条馈线的低电压脱扣设备，及
第i条指定电压级别的馈线中在第j个动作电压区间动作的低电压脱扣延迟时间常数Tcij；
第i条指定电压级别的馈线中在第j个动作电压区间动作的低电压脱扣动作值Ucij；
第i条指定电压级别的馈线中在第j个动作电压区间脱扣释放的负荷有功功率Pij，其中，
1＜i＜n；
所述低电压脱扣特征参数包括：等值低电压脱扣动作电压Ucj、等值低电压释放平均延迟时间常数Tcj；
以各条指定电压级别的馈线中在第j个动作电压区间脱扣释放的负荷有功功率Pij相对于待分析负荷站点中在第j个动作电压区间脱扣释放的总负荷有功功率的标么值的比值为加权因子，确定待分析负荷站点在第j个动作电压区间的等值低电压脱扣动作电压Ucj和在第j个动作电压区间的等值低电压释放平均延迟时间常数Tcj：
Figure FDA0003852058220000021
Figure FDA0003852058220000022
低电压脱扣比例参数Kcj；
根据带有低电压脱扣保护的负荷在总负荷中的比例，确定待分析负荷站点在第j个动作电压区间的低电压脱扣比例参数Kcj：
Figure FDA0003852058220000023
其中，P为待分析负荷站点的总有功功率；
在建立所述待分析负荷站点的综合负荷模型时，根据所述低电压脱扣特征参数，确定与所述m级动作序列对应的m级低电压脱扣环节，以模拟所述待分析负荷站点的低电压脱扣特性。
2.根据权利要求1所述的考虑低电压脱扣特性的综合负荷模型建模方法，其特征在于，
所述待分析负荷站点内负荷设备的特性数据，包括：
待分析负荷站点中包含的指定电压级别的馈线的出线数n；
第i条指定电压级别的馈线中各低电压脱扣装置的低电压脱扣动作值；
第i条指定电压级别的馈线中各低电压脱扣装置释放的负荷有功功率；
第i条指定电压级别的馈线中各低电压脱扣装置的脱扣延迟时间；其中，
所述待分析负荷站点内负荷设备的特性数据是根据待分析负荷站点故障时负荷侧低电压脱扣装置的响应统计得到的。
3.根据权利要求1所述的考虑低电压脱扣特性的综合负荷模型建模方法，其特征在于，
所述在建立所述待分析负荷站点的综合负荷模型时，根据所述低电压脱扣特征参数，确定与所述m级动作序列对应的m级低电压脱扣环节，以模拟所述待分析负荷站点负荷的低电压脱扣特性，包括：
确定综合负荷模型中与第j级动作序列对应的第j级低电压脱扣环节中，所述待分析负荷站点的等值低电压脱扣动作电压为Ucj，等值低电压释放平均延迟时间常数为Tcj，及低电压脱扣比例参数为Kcj。
4.根据权利要求1所述的考虑低电压脱扣特性的综合负荷模型建模方法，其特征在于，
在m为3时，3级动作序列对应的3个动作电压区间依次为：
第一级动作序列对应的第一个动作电压区间的上限值为Ud1，其中，Ud1<0.6Un；
第二级动作序列对应的第二个动作电压区间的上限值为Ud2，下限值为Ud1，其中，Ud1<0.75Un；
第三级动作序列对应的第三个动作电压区间的上限值为Un，下限值为Ud2。
5.根据权利要求1所述的考虑低电压脱扣特性的综合负荷模型建模方法，其特征在于，
所述待分析负荷站点包括220kV变电站及其所供范围，其中，所供范围内的负荷等值到220kV变电站的110kV侧；
所供范围内的负荷包括：配网无功补偿、等值静态负荷、等值电动机、和等值发电机。
6.根据权利要求1所述的考虑低电压脱扣特性的综合负荷模型建模方法，其特征在于，
所述待分析负荷站点内负荷设备配置的低电压脱扣装置包括负荷元件级低压保护接触器和大用户级开关脱扣器。
7.根据权利要求1所述的考虑低电压脱扣特性的综合负荷模型建模方法，其特征在于，
所述待分析负荷站点中包含的馈线的电压级别为10kV或6kV。
8.一种考虑低电压脱扣特性的综合负荷模型建模装置，其特征在于，包括：
低电压脱扣特征参数确定模块，用于根据待分析负荷站点内负荷设备的特性数据，确定在m级动作序列时待分析负荷站点的低电压脱扣特征参数，包括：
确定在m级动作序列时对应的m个动作电压区间，其中，所述m个动作电压区间的上限值Udj依次增大：
Ud1<…<Udj<Ud(j+1)<…<Un，其中，j＝1,2,...,m，Un为各母线电压的额定值整定值；
根据待分析负荷站点内负荷设备的特性数据，分别确定在m个动作电压区间动作的各条馈线的低电压脱扣设备，及
第i条指定电压级别的馈线中在第j个动作电压区间动作的低电压脱扣延迟时间常数Tcij；
第i条指定电压级别的馈线中在第j个动作电压区间动作的低电压脱扣动作值Ucij；
第i条指定电压级别的馈线中在第j个动作电压区间脱扣释放的负荷有功功率Pij，其中，
1＜i＜n；
所述低电压脱扣特征参数包括：等值低电压脱扣动作电压Ucj、等值低电压释放平均延迟时间常数Tcj；
以各条指定电压级别的馈线中在第j个动作电压区间脱扣释放的负荷有功功率Pij相对于待分析负荷站点中在第j个动作电压区间脱扣释放的总负荷有功功率的标么值的比值为加权因子，确定待分析负荷站点在第j个动作电压区间的等值低电压脱扣动作电压Ucj和在第j个动作电压区间的等值低电压释放平均延迟时间常数Tcj：
Figure FDA0003852058220000041
Figure FDA0003852058220000042
低电压脱扣比例参数Kcj；
根据带有低电压脱扣保护的负荷在总负荷中的比例，确定待分析负荷站点在第j个动作电压区间的低电压脱扣比例参数Kcj：
Figure FDA0003852058220000051
其中，P为待分析负荷站点的总有功功率；
低电压脱扣环节确定环节，用于在建立所述待分析负荷站点的综合负荷模型时，根据所述低电压脱扣特征参数，确定与所述m级动作序列对应的m级低电压脱扣环节，以模拟所述待分析负荷站点的低电压脱扣特性。
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