CN112257212A - 一种考虑分布式发电系统的综合负荷模型的建模方法和系统 - Google Patents

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CN112257212A CN202011513919.2A CN202011513919A CN112257212A CN 112257212 A CN112257212 A CN 112257212A CN 202011513919 A CN202011513919 A CN 202011513919A CN 112257212 A CN112257212 A CN 112257212A
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Abstract

本发明提供一种考虑分布式发电系统的综合负荷模型的建模方法和系统，其通过采集配供电区域的网络拓扑数据、分布式发电系统数据和变电站的负荷数据，并通过采集的数据确定配电网络等值阻抗、分布式发电系统的聚合等值参数、静态负荷等值参数和动态负荷等值参数，并基于所述参数分别建立配电网络等值阻抗模型、等值分布式发电系统模型、等值静态负荷模型和等值动态负荷模型，从而形成综合负荷模型。所述方法和系统通过在负荷模型结构中增加等值分布式发电系统模型来等值模拟供配电区域里数量众多的公布式发电设备的特性，克服了传统负荷模型无法描述分布式发电系统对电网特性影响的缺点，提高了电力系统仿真计算的准确性。

Description

一种考虑分布式发电系统的综合负荷模型的建模方法和系统
技术领域
本发明涉及电力系统仿真建模领域，并且更具体地，涉及一种考虑分布式发电系统的综合负荷模型的建模方法和系统。
背景技术
随着全球变暖和能源危机的蔓延，分布式电源以其污染少、可靠性高、能源利用率高、安装地点灵活等优点在电网中所占比例日益受到重视，随着接入系统的分布式电源容量逐步增加，其对电力系统的动态和稳态特性的影响也愈发明显，因此亟需研究考虑分布式发电的负荷模型结构。
以往的负荷建模工作中，对分布式发电设备的处理方法是把分布式发电的功率跟负荷功率抵消掉，负荷模型中只考虑了负荷静态部分和电动机负荷，没有考虑分布式电源。随着负荷区域的分布式光伏发电设备、风力发电设备等分布式发电设备的占比越来越大，其故障穿越特性对交流电网的安全稳定特性造成巨大影响，再采用传统处理方法，即把分布式发电跟负荷抵消掉，会让仿真计算结果跟实际情况相差较大，从而影响电网的仿真分析决策结果。
发明内容
为了解决现有技术中负荷模型中只考虑负荷静态部分和电动机负荷，没有考虑分布式电源造成电力仿真结果与实际情况相差较大的技术问题，本发明提供一种考虑分布式发电系统的综合负荷模型的建模方法，所述方法包括：
采集配供电区域的网络拓扑数据、分布式发电系统数据和变电站的负荷设备数据；
根据所述网络拓扑数据、分布式发电系统数据以及变电站的负荷设备数据，确定所述配供电区域的配电网络等值阻抗，基于所述配供电区域的配电网络等值阻抗建立配电网络等值阻抗模型；
根据所述分布式发电系统数据，计算确定所述分布式发电系统的聚合等值参数，基于分布式发电系统的聚合等值参数建立等值分布式发电系统模型；
根据所述变电站的负荷设备数据，计算确定所述配供电区域的静态负荷等值参数和动态负荷等值参数，基于静态负荷等值参数建立等值静态负荷模型，基于动态负荷等值参数建立等值动态负荷模型；
基于配电网络等值阻抗模型、等值静态负荷模型和等值动态负荷模型，以及等值分布式发电系统模型构建考虑分布式发电系统的综合负荷模型。
进一步地，所述采集配供电区域的网络拓扑数据，分布式发电系统数据和变电站的负荷设备数据包括：
采集配电线路或变压器送端有功功率和无功功率，送端母线数量和每条母线的电压，配电线路和变压器阻抗；
采集分布式发电系统中发电机数量，发电机发出的电流和发电机的有功出力；
采集负荷支路数量和支路电流，负荷有功功率、无功功率和电压。
进一步地，所述根据所述配供电区域的网络拓扑数据，分布式发电系统数据以及变电站的负荷设备数据确定所述配供电区域的配电网络等值阻抗，基于所述配供电区域的配电网络等值阻抗建立配电网络等值阻抗模型包括：
计算所述配供电区域的配电网络等值阻抗，其计算公式为：
Figure 390530DEST_PATH_IMAGE001
式中，Z D 表示配电网系统阻抗；P j 表示配电线路或变压器j送端的有功功率，Q j 表示配电线路或变压器j送端的无功功率，U j 表示配电线路或变压器j送端的母线电压，Z j 表示变压器和配电线路阻抗；I L 表示负荷电流，I PV 表示分布式发电系统的发电机发出的电流；a为配电线路或变压器母线数量，b为负荷支路数量，n为分布式发电系统发电机数量；
基于所述配供电区域的配电网络等值阻抗建立配电网络等值阻抗模型。
进一步地，所述根据所述分布式发电系统数据，计算确定所述分布式发电系统的聚合等值参数，基于分布式发电系统的聚合等值参数建立等值分布式发电系统模型包括：
计算任意一个分布式发电系统的全部分布式发电机的有功出力，其计算公式为：
Figure 245353DEST_PATH_IMAGE002
式中，
Figure 680883DEST_PATH_IMAGE003
为任意一个分布式发电系统中第ｉ个分布式发电机的有功出力，n为分布式发电系统发电机数量；
根据分布式发电系统每个发电机的有功出力
Figure 607250DEST_PATH_IMAGE003
和所述有功出力之和
Figure 828147DEST_PATH_IMAGE004
计算每个分布式发电机的有功出力
Figure 181768DEST_PATH_IMAGE003
占负荷节点下所述分布式发电系统有功出力之和
Figure 606059DEST_PATH_IMAGE004
的百分比
Figure 336117DEST_PATH_IMAGE005
，其计算公式为：
Figure 411521DEST_PATH_IMAGE006
等值分布式发电系统的模型聚合参数值通过采用每个分布式发电机的有功出力
Figure 936043DEST_PATH_IMAGE003
占所述分布式发电系统有功出力之和
Figure 424793DEST_PATH_IMAGE004
的百分比
Figure 817597DEST_PATH_IMAGE005
为加权因子进行综合，其计算公式为：
Figure 137720DEST_PATH_IMAGE007
式中，为预先设置的分布式发电系统每个发电机的控制参数，
Figure 974089DEST_PATH_IMAGE008
为等值分布式发电系统的模型聚合参数值；
基于分布式发电系统的聚合等值参数建立等值分布式发电系统模型。
进一步地，所述基于分布式发电系统的聚合等值参数建立等值分布式发电系统模型包括：
基于分布式光伏发电系统的聚合等值参数建立等值分布式光伏发电系统模型；和/或
基于分布式风力发电系统的聚合等值参数建立等值分布式风力发电系统模型；和/或
基于分布式储能系统的聚合等值参数建立等值分布式储能系统模型；和/或
基于分布式水力发电系统的聚合等值参数建立等值分布式水力发电系统模型。
进一步地，根据所述负荷设备数据，计算确定所述配供电区域的静态负荷等值参数和动态负荷等值参数，基于静态负荷等值参数建立等值静态负荷模型，基于动态负荷等值参数建立等值动态负荷模型包括：
基于恒阻抗、恒电流和恒功率的ZIP模型原理，通过负荷有功功率、无功功率和电压的关系确定静态负荷等值参数；
根据保持配供电区域的负荷节点吸收的总的额定有功功率和无功功率不变，总的电磁功率、最大电磁功率和总的动能不变，且总的转子绕组铜耗不变的原则计算动态负荷等值参数；
基于静态负荷等值参数建立等值静态负荷模型，基于动态负荷等值参数建立等值动态负荷模型。
根据本发明的另一方面，本发明提供一种考虑分布式发电系统的综合负荷模型的建模系统，所述系统包括：
数据采集单元，其用于采集配供电区域的网络拓扑数据、分布式发电系统数据和变电站的负荷设备数据；
第一模型单元，其用于根据所述网络拓扑数据、分布式发电系统数据以及变电站的负荷设备数据，确定所述配供电区域的配电网络等值阻抗，基于所述配供电区域的配电网络等值阻抗建立配电网络等值阻抗模型；
第二模型单元，其用于根据所述分布式发电系统数据，计算确定所述分布式发电系统的聚合等值参数，基于分布式发电系统的聚合等值参数建立等值分布式发电系统模型；
第三模型单元，其用于根据所述变电站的负荷设备数据，计算确定所述配供电区域的静态负荷等值参数和动态负荷等值参数，基于静态负荷等值参数建立等值静态负荷模型，基于动态负荷等值参数建立等值动态负荷模型；
综合负荷模型单元，其用于基于配电网络等值阻抗模型、等值静态负荷模型和等值动态负荷模型，以及等值分布式发电系统模型构建考虑分布式发电系统的综合负荷模型。
进一步地，所述数据采集单元采集配供电区域的网络拓扑数据，分布式发电系统数据和变电站的负荷设备数据包括：
第一采集单元，其用于采集配电线路或变压器送端有功功率和无功功率，送端母线数量和每条母线的电压，配电线路和变压器阻抗；
第二采集单元，其用于采集分布式发电系统中发电机数量，发电机发出的电流和发电机的有功出力；
第三采集单元，其用于采集负荷支路数量和支路电流，负荷有功功率、无功功率和电压。
进一步地，所述第一模型单元包括：
等值阻抗单元，其用于根据所述配供电区域的网络拓扑数据，分布式发电系统数据以及变电站的负荷设备数据确定所述配供电区域的配电网络等值阻抗，其计算公式为：
Figure 746873DEST_PATH_IMAGE001
式中，Z D 表示配电网系统阻抗；P j 表示配电线路或变压器j送端的有功功率，Q j 表示配电线路或变压器j送端的无功功率，U j 表示配电线路或变压器j送端的母线电压，Z j 表示变压器和配电线路阻抗；I L 表示负荷电流，I PV 表示分布式发电系统的发电机发出的电流；a为配电线路或变压器母线数量，b为负荷支路数量，n为分布式发电系统发电机数量；
配电网络模型单元，其用于基于所述配供电区域的配电网络等值阻抗建立配电网络等值阻抗模型。
进一步地，所述第二模型单元包括：
有功出力单元，其用于计算任意一个分布式发电系统的全部分布式发电机的有功出力，其计算公式为：
Figure 756417DEST_PATH_IMAGE002
式中，
Figure 554216DEST_PATH_IMAGE003
为任意一个分布式发电系统中第ｉ个分布式发电机的有功出力，n为分布式发电系统发电机数量；
占比计算单元，其用于根据分布式发电系统每个发电机的有功出力
Figure 420540DEST_PATH_IMAGE003
和所述有功出力之和
Figure 821566DEST_PATH_IMAGE004
计算每个分布式发电机的有功出力
Figure 431539DEST_PATH_IMAGE003
占负荷节点下所述分布式发电系统有功出力之和
Figure 663937DEST_PATH_IMAGE004
的百分比
Figure 91376DEST_PATH_IMAGE005
，其计算公式为：
Figure 838752DEST_PATH_IMAGE006
参数求解单元，其用于采用每个分布式发电机的有功出力
Figure 127782DEST_PATH_IMAGE003
占所述分布式发电系统有功出力之和
Figure 214687DEST_PATH_IMAGE004
的百分比
Figure 688394DEST_PATH_IMAGE005
为加权因子进行综合确定所述分布式发电系统的聚合等值参数，其计算公式为：
Figure 549165DEST_PATH_IMAGE007
式中，
Figure 500940DEST_PATH_IMAGE009
为预先设置的分布式发电系统每个发电机的控制参数，为等值分布式发电系统的模型聚合参数值；
分布式模型单元，其用于基于分布式发电系统的聚合等值参数建立等值分布式发电系统模型。
进一步地，所述分布式模型单元包括：
光伏发电模型单元，其用于基于分布式光伏发电系统的聚合等值参数建立等值分布式光伏发电系统模型；
风力发电模型单元，其用于基于分布式风力发电系统的聚合等值参数建立等值分布式风力发电系统模型；
储能系统模型单元，其用于基于分布式储能系统的聚合等值参数建立等值分布式储能系统模型；
水力发电模型单元，其用于基于分布式水力发电系统的聚合等值参数建立等值分布式水力发电系统模型。
进一步地，第三模型单元包括：
静态参数单元，其用于基于恒阻抗、恒电流和恒功率的ZIP模型原理，通过负荷有功功率、无功功率和电压的关系确定静态负荷等值参数；
动态参数单元，其用于根据保持配供电区域的负荷节点吸收的总的额定有功功率和无功功率不变，总的电磁功率、最大电磁功率和总的动能不变，且总的转子绕组铜耗不变的原则计算动态负荷等值参数；
负荷模型单元，其用于基于静态负荷等值参数建立等值静态负荷模型，基于动态负荷等值参数建立等值动态负荷模型。
本发明技术方案提供的考虑分布式发电系统的综合负荷模型的建模方法和系统通过采集配供电区域的网络拓扑数据、分布式发电系统数据和变电站的负荷数据，并通过采集的数据确定配电网络等值阻抗、分布式发电系统的聚合等值参数、静态负荷等值参数和动态负荷等值参数，并基于所述配电网络等值阻抗、分布式发电系统的聚合等值参数、静态负荷等值参数和动态负荷等值参数分别建立配电网络等值阻抗模型、等值分布式发电系统模型、等值静态负荷模型和等值动态负荷模型，从而形成综合负荷模型。所述考虑分布式发电系统的综合负荷模型的建模方法和系统在负荷建模过程中，不仅考虑负荷静态部分和电动机负荷，而且还考虑了分布式发电设备，通过在负荷模型结构中增加等值分布式发电系统模型来等值模拟供配电区域里数量众多的公布式发电设备的特性，克服了传统负荷模型无法描述分布式发电系统对电网特性影响的缺点，提高了电力系统仿真计算的准确性。
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为根据本发明优选实施方式的考虑分布式发电系统的综合负荷模型的建模方法的流程图；
图2为根据本发明优选实施方式的考虑分布式发电系统的综合负荷模型的建模系统的结构示意图。
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。
图1为根据本发明优选实施方式的考虑分布式发电系统的综合负荷模型的建模方法的流程图。如图1所示，本优选实施方式所述的考虑分布式发电系统的综合负荷模型的建模方法从步骤101开始。
在步骤101，采集配供电区域的网络拓扑数据、分布式发电系统数据和变电站的负荷设备数据。
优选地，所述采集配供电区域的网络拓扑数据，分布式发电系统数据和变电站的负荷设备数据包括：
采集配电线路或变压器送端有功功率和无功功率，送端母线数量和每条母线的电压，配电线路和变压器阻抗；
采集分布式发电系统中发电机数量，发电机发出的电流和发电机的有功出力；
采集负荷支路数量和支路电流，负荷有功功率、无功功率和电压。
在步骤102，根据所述网络拓扑数据、分布式发电系统数据以及变电站的负荷设备数据，确定所述配供电区域的配电网络等值阻抗，基于所述配供电区域的配电网络等值阻抗建立配电网络等值阻抗模型。
优选地，所述根据所述配供电区域的网络拓扑数据，分布式发电系统数据以及变电站的负荷设备数据，确定所述配供电区域的配电网络等值阻抗，基于所述配供电区域的配电网络等值阻抗建立配电网络等值阻抗模型包括：
计算所述配供电区域的配电网络等值阻抗，其计算公式为：
Figure 707931DEST_PATH_IMAGE001
式中，Z D 表示配电网系统阻抗；P j 表示配电线路或变压器j送端的有功功率，Q j 表示配电线路或变压器j送端的无功功率，U j 表示配电线路或变压器j送端的母线电压，Z j 表示变压器和配电线路阻抗；I L 表示负荷电流，I PV 表示分布式发电系统的发电机发出的电流；a为配电线路或变压器母线数量，b为负荷支路数量，n为分布式发电系统发电机数量；
基于所述配供电区域的配电网络等值阻抗建立配电网络等值阻抗模型。
在步骤103，根据所述分布式发电系统数据，计算确定所述分布式发电系统的聚合等值参数，基于分布式发电系统的聚合等值参数建立等值分布式发电系统模型。
优选地，所述根据所述分布式发电系统数据，计算确定所述分布式发电系统的聚合等值参数，基于分布式发电系统的聚合等值参数建立等值分布式发电系统模型包括：
计算任意一个分布式发电系统的全部分布式发电机的有功出力，其计算公式为：
Figure 227905DEST_PATH_IMAGE002
式中，
Figure 684294DEST_PATH_IMAGE003
为任意一个分布式发电系统中第ｉ个分布式发电机的有功出力，n为分布式发电系统发电机数量；
根据分布式发电系统每个发电机的有功出力
Figure 829973DEST_PATH_IMAGE003
和所述有功出力之和
Figure 422629DEST_PATH_IMAGE004
计算每个分布式发电机的有功出力
Figure 441400DEST_PATH_IMAGE003
占负荷节点下所述分布式发电系统有功出力之和
Figure 260452DEST_PATH_IMAGE004
的百分比
Figure 85188DEST_PATH_IMAGE005
，其计算公式为：
Figure 421098DEST_PATH_IMAGE006
等值分布式发电系统的模型聚合参数值通过采用每个分布式发电机的有功出力
Figure 141930DEST_PATH_IMAGE003
占所述分布式发电系统有功出力之和
Figure 776173DEST_PATH_IMAGE004
的百分比
Figure 14388DEST_PATH_IMAGE005
为加权因子进行综合，其计算公式为：
Figure 847214DEST_PATH_IMAGE007
式中，
Figure 129160DEST_PATH_IMAGE009
为预先设置的分布式发电系统每个发电机的控制参数，为等值分布式发电系统的模型聚合参数值；
基于分布式发电系统的聚合等值参数建立等值分布式发电系统模型。
所述分布式发电系统可是是光伏发电系统，风力发电系统，储能发电系统，水力发电系统中的至少一个，每个分布式发电系统确定模型聚合参数值，建立等值分布式发电系统模型的方法相同。
优选地，所述基于分布式发电系统的聚合等值参数建立等值分布式发电系统模型包括：
基于分布式光伏发电系统的聚合等值参数建立等值分布式光伏发电系统模型；和/或
基于分布式风力发电系统的聚合等值参数建立等值分布式风力发电系统模型；和/或
基于分布式储能系统的聚合等值参数建立等值分布式储能系统模型；和/或
基于分布式水力发电系统的聚合等值参数建立等值分布式水力发电系统模型。
在步骤104，根据所述变电站的负荷设备数据，计算确定所述配供电区域的静态负荷等值参数和动态负荷等值参数，基于静态负荷等值参数建立等值静态负荷模型，基于动态负荷等值参数建立等值动态负荷模型。
优选地，根据所述负荷设备数据，计算确定所述配供电区域的静态负荷等值参数和动态负荷等值参数，基于静态负荷等值参数建立等值静态负荷模型，基于动态负荷等值参数建立等值动态负荷模型包括：
基于恒阻抗、恒电流和恒功率的ZIP模型原理，通过负荷有功功率、无功功率和电压的关系确定静态负荷等值参数；
根据保持配供电区域的负荷节点吸收的总的额定有功功率和无功功率不变，总的电磁功率、最大电磁功率和总的动能不变，且总的转子绕组铜耗不变的原则计算动态负荷等值参数；
基于静态负荷等值参数建立等值静态负荷模型，基于动态负荷等值参数建立等值动态负荷模型。
IEEE Taskforce 推荐采用的静态负荷模型结构是将负荷功率与电压之间的关系描述为多项式方程形式的多项式负荷模型（Polynomial Load Model），该模型的一般形式如下所示：
Figure 922804DEST_PATH_IMAGE010
多项式有功功率负荷模型系数为
Figure 246600DEST_PATH_IMAGE011
，无功功率负荷模型系数为
Figure 871616DEST_PATH_IMAGE012
和负荷的功率因素，该负荷模型被称为“ZIP”模型，因为它包含了恒阻抗（Z）、恒电流（I）和恒功率（P），该模型用于描述特定的负荷设备或负荷元件，
Figure 199829DEST_PATH_IMAGE013
表示负荷的额定电压，
Figure 215190DEST_PATH_IMAGE014
和
Figure 919841DEST_PATH_IMAGE015
则分别表示在额定电压
Figure 851894DEST_PATH_IMAGE013
下负荷的额定有功功率和无功功率，如果用该模型来描述母线的综合负荷时，
Figure 351008DEST_PATH_IMAGE013
、
Figure 181561DEST_PATH_IMAGE014
和
Figure 299690DEST_PATH_IMAGE015
用来表示系统初始运行工况下的数值；
对静态负荷的等值主要是对系数
Figure 961615DEST_PATH_IMAGE014
、
Figure 254800DEST_PATH_IMAGE011
和
Figure 369386DEST_PATH_IMAGE015
、
Figure 353523DEST_PATH_IMAGE012
的等值，对多项式负荷模型的等值是基于负荷功率对负荷端电压的灵敏度，即
Figure 10900DEST_PATH_IMAGE016
Figure 507609DEST_PATH_IMAGE017
以及
Figure 312754DEST_PATH_IMAGE018
为各静态负荷的有功功率和无功功率，对应的多项式负荷模型系数分别为
Figure 897320DEST_PATH_IMAGE019
、
Figure 143624DEST_PATH_IMAGE020
、
Figure 421022DEST_PATH_IMAGE021
、
Figure 870720DEST_PATH_IMAGE022
以及
Figure 258976DEST_PATH_IMAGE023
、
Figure 687683DEST_PATH_IMAGE024
、
Figure 745769DEST_PATH_IMAGE025
。当
Figure 322244DEST_PATH_IMAGE026
时有：
Figure 373245DEST_PATH_IMAGE027
动态负荷参数求解中，电动机的额定电磁功率P emn或额定转矩Temn、转子的额定滑差Sn和最大电磁转矩P em_max或最大转矩倍数是能代表电动机内机械特性的最重要的参数，该等值方法的基本原则是新的等值模型须保持原系统吸收的总的额定有功功率∑P n不变，总的无功功率∑Qn或功率因素P f不变，总的电磁功率∑P emn不变，总的转子绕组铜耗∑P cu2不变，总的最大电磁功率∑P em_max不变和总的动能∑Eenergy保持不变，根据这些量还可以求出总的定子绕组铜耗∑P cu1，等值电动机的额定滑差Sn和等值惯性时间常数H，计算如下：
Figure 125301DEST_PATH_IMAGE028
其中
Figure 478922DEST_PATH_IMAGE029
就是等值电动机输出的额定机械功率，保持不变；
然后根据这些已经求得的量计算等值电动机模型的电气参数，包括定子电阻
Figure 697020DEST_PATH_IMAGE030
、定子漏抗
Figure 302445DEST_PATH_IMAGE031
、转子电阻
Figure 627116DEST_PATH_IMAGE032
、转子漏抗
Figure 417217DEST_PATH_IMAGE033
和激磁电抗
Figure 578071DEST_PATH_IMAGE034
，设额定相电压为Un，参数的计算流程如下：
步骤1、根据已知的参数计算∑P n、∑Qn、∑P emn、∑P cu2、∑P em_max和∑Eenergy，然后计算∑P cu1、Sn和H，并令 P emt_max =∑P em_max；
步骤2、设总的定子相电流为
Figure 111821DEST_PATH_IMAGE035
，则有
Figure 792463DEST_PATH_IMAGE036
则
Figure 753466DEST_PATH_IMAGE037
步骤3、根据∑P n，∑Qn和Un，按下式求等值电动机的等值阻抗：
Figure 463933DEST_PATH_IMAGE038
步骤4、由最大电磁功率的简化公式计算
Figure 411160DEST_PATH_IMAGE031
和
Figure 585790DEST_PATH_IMAGE033
：
Figure 842328DEST_PATH_IMAGE039
在该算法中总是假定
Figure 508932DEST_PATH_IMAGE040
，并且根据该式计算的
Figure 322168DEST_PATH_IMAGE031
和
Figure 351304DEST_PATH_IMAGE033
必然偏小，因为根据简化的最大电磁功率公式计算得到的最大电磁功率要比实际的最大电磁功率大，所以需要通过迭代方法对
Figure 11699DEST_PATH_IMAGE031
和
Figure 24654DEST_PATH_IMAGE033
进行修正；
步骤5、根据求得的
Figure 313684DEST_PATH_IMAGE030
，
Figure 400589DEST_PATH_IMAGE031
和
Figure 874295DEST_PATH_IMAGE033
及等值阻抗
Figure 233601DEST_PATH_IMAGE041
求
Figure 185377DEST_PATH_IMAGE032
和
Figure 64471DEST_PATH_IMAGE034
，令
Figure 646762DEST_PATH_IMAGE042
这种计算
Figure 260408DEST_PATH_IMAGE032
和
Figure 281454DEST_PATH_IMAGE034
的方法始终能够保证
Figure 342951DEST_PATH_IMAGE043
成立；
步骤6、根据求得的
Figure 33826DEST_PATH_IMAGE030
，
Figure 977512DEST_PATH_IMAGE031
，
Figure 661303DEST_PATH_IMAGE032
，
Figure 374044DEST_PATH_IMAGE033
和
Figure 563717DEST_PATH_IMAGE034
，按照简化公式计算重新计算最大电磁功率：
Figure 870064DEST_PATH_IMAGE044
步骤7、根据戴维南等值电路计算新参数下实际的最大电磁功率，其中：
戴维南等值阻抗为：
Figure 232913DEST_PATH_IMAGE045
产生最大电磁功率的条件是：
Figure 954488DEST_PATH_IMAGE046
Figure 987166DEST_PATH_IMAGE047
为临界滑差，戴维南等值电路的开路电压为：
Figure 108705DEST_PATH_IMAGE048
因此，可根据下式重新计算新参数对应的实际最大电磁转矩：
Figure 744086DEST_PATH_IMAGE049
步骤8、计算P emt_maxi 与P em_maxi的比值，修正P emt_max
Figure 556053DEST_PATH_IMAGE050
步骤9、比较P em_maxi与P em_max
Figure 149845DEST_PATH_IMAGE051
如果
Figure 899627DEST_PATH_IMAGE052
，则返回步骤4重新计算，否则计算完毕。
在步骤105，基于配电网络等值阻抗模型、等值静态负荷模型和等值动态负荷模型，以及等值分布式发电系统模型构建考虑分布式发电系统的综合负荷模型。
图2为根据本发明优选实施方式的考虑分布式发电系统的综合负荷模型的建模系统的结构示意图。如图2所示，本优选实施方式所述的考虑分布式发电系统的综合负荷模型的建模系统200包括：
数据采集单元201，其用于采集配供电区域的网络拓扑数据、分布式发电系统数据和变电站的负荷设备数据。
第一模型单元202，其用于根据所述网络拓扑数据、分布式发电系统数据以及变电站的负荷设备数据，确定所述配供电区域的配电网络等值阻抗，基于所述配供电区域的配电网络等值阻抗建立配电网络等值阻抗模型。
第二模型单元203，其用于根据所述分布式发电系统数据，计算确定所述分布式发电系统的聚合等值参数，基于分布式发电系统的聚合等值参数建立等值分布式发电系统模型。
第三模型单元204，其用于根据所述变电站的负荷设备数据，计算确定所述配供电区域的静态负荷等值参数和动态负荷等值参数，基于静态负荷等值参数建立等值静态负荷模型，基于动态负荷等值参数建立等值动态负荷模型。
综合负荷模型单元205，其用于基于配电网络等值阻抗模型、等值静态负荷模型和等值动态负荷模型，以及等值分布式发电系统模型构建考虑分布式发电系统的综合负荷模型。
优选地，所述数据采集单元201采集配供电区域的网络拓扑数据，分布式发电系统数据和变电站的负荷设备数据包括：
第一采集单元211，其用于采集配电线路或变压器送端有功功率和无功功率，送端母线数量和每条母线的电压，配电线路和变压器阻抗；
第二采集单元212，其用于采集分布式发电系统中发电机数量，发电机发出的电流和发电机的有功出力；
第三采集单元213，其用于采集负荷支路数量和支路电流，负荷有功功率、无功功率和电压。
优选地，所述所述第一模型单元202包括：
等值阻抗单元221，其用于根据所述配供电区域的网络拓扑数据，分布式发电系统数据以及变电站的负荷设备数据确定所述配供电区域的配电网络等值阻抗，其计算公式为：
Figure 604278DEST_PATH_IMAGE001
式中，Z D 表示配电网系统阻抗；P j 表示配电线路或变压器j送端的有功功率，Q j 表示配电线路或变压器j送端的无功功率，U j 表示配电线路或变压器j送端的母线电压，Z j 表示变压器和配电线路阻抗；I L 表示负荷电流，I PV 表示分布式发电系统的发电机发出的电流；a为配电线路或变压器母线数量，b为负荷支路数量，n为分布式发电系统发电机数量；
配电网络模型单元222，其用于基于所述配供电区域的配电网络等值阻抗建立配电网络等值阻抗模型。
优选地，所述第二模型单元203包括：
有功出力单元231，其用于计算任意一个分布式发电系统的全部分布式发电机的有功出力，其计算公式为：
Figure 772216DEST_PATH_IMAGE002
式中，
Figure 536910DEST_PATH_IMAGE003
为任意一个分布式发电系统中第ｉ个分布式发电机的有功出力，n为分布式发电系统发电机数量；
占比计算单元232，其用于根据分布式发电系统每个发电机的有功出力
Figure 39566DEST_PATH_IMAGE003
和所述有功出力之和
Figure 220012DEST_PATH_IMAGE004
计算每个分布式发电机的有功出力
Figure 881937DEST_PATH_IMAGE003
占负荷节点下所述分布式发电系统有功出力之和
Figure 942166DEST_PATH_IMAGE004
的百分比
Figure 56753DEST_PATH_IMAGE005
，其计算公式为：
Figure 40889DEST_PATH_IMAGE006
参数求解单元233，其用于采用每个分布式发电机的有功出力
Figure 432687DEST_PATH_IMAGE003
占所述分布式发电系统有功出力之和
Figure 539184DEST_PATH_IMAGE004
的百分比
Figure 787673DEST_PATH_IMAGE005
为加权因子进行综合确定所述分布式发电系统的聚合等值参数，其计算公式为：
Figure 372238DEST_PATH_IMAGE007
式中，
Figure 946439DEST_PATH_IMAGE009
为预先设置的分布式发电系统每个发电机的控制参数，为等值分布式发电系统的模型聚合参数值；
分布式模型单元234，其用于基于分布式发电系统的聚合等值参数建立等值分布式发电系统模型。
优选地，所述分布式模型单元234包括：
光伏发电模型单元，其用于基于分布式光伏发电系统的聚合等值参数建立等值分布式光伏发电系统模型；和/或
风力发电模型单元，其用于基于分布式风力发电系统的聚合等值参数建立等值分布式风力发电系统模型；和/或
储能系统模型单元，其用于基于分布式储能系统的聚合等值参数建立等值分布式储能系统模型；和/或
水力发电模型单元，其用于基于分布式水力发电系统的聚合等值参数建立等值分布式水力发电系统模型。
优选地，根据第三模型单元204包括：
静态参数单元241，其用于基于恒阻抗、恒电流和恒功率的ZIP模型原理，通过负荷有功功率、无功功率和电压的关系确定静态负荷等值参数；
动态参数单元242，其用于根据保持配供电区域的负荷节点吸收的总的额定有功功率和无功功率不变，总的电磁功率、最大电磁功率和总的动能不变，且总的转子绕组铜耗不变的原则计算动态负荷等值参数；
负荷模型单元243，其用于基于静态负荷等值参数建立等值静态负荷模型，基于动态负荷等值参数建立等值动态负荷模型。
本发明所述优选实施方式的考虑分布式发电系统的综合负荷模型的建模系统对存在分布式发电系统的供配电区域进行负荷建模的步骤与考虑分布式发电系统的综合负荷模型的建模方法采取的步骤相同，并且达到的技术效果也相同，此处不再赘述。
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/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、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。
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。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (12)

1.一种考虑分布式发电系统的综合负荷模型的建模方法，其特征在于，所述方法包括：
采集配供电区域的网络拓扑数据、分布式发电系统数据和变电站的负荷设备数据；
根据所述网络拓扑数据、分布式发电系统数据以及变电站的负荷设备数据，确定所述配供电区域的配电网络等值阻抗，基于所述配供电区域的配电网络等值阻抗建立配电网络等值阻抗模型；
根据所述分布式发电系统数据，计算确定所述分布式发电系统的聚合等值参数，基于分布式发电系统的聚合等值参数建立等值分布式发电系统模型；
根据所述变电站的负荷设备数据，计算确定所述配供电区域的静态负荷等值参数和动态负荷等值参数，基于静态负荷等值参数建立等值静态负荷模型，基于动态负荷等值参数建立等值动态负荷模型；
基于配电网络等值阻抗模型、等值静态负荷模型和等值动态负荷模型，以及等值分布式发电系统模型构建考虑分布式发电系统的综合负荷模型。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采集配供电区域的网络拓扑数据，分布式发电系统数据和变电站的负荷设备数据包括：
采集配电线路或变压器送端有功功率和无功功率，送端母线数量和每条母线的电压，配电线路和变压器阻抗；
采集分布式发电系统中发电机数量，发电机发出的电流和发电机的有功出力；
采集负荷支路数量和支路电流，负荷有功功率、无功功率和电压。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述配供电区域的网络拓扑数据，分布式发电系统数据以及变电站的负荷设备数据确定所述配供电区域的配电网络等值阻抗，基于所述配供电区域的配电网络等值阻抗建立配电网络等值阻抗模型包括：
计算所述配供电区域的配电网络等值阻抗，其计算公式为：
Figure 237462DEST_PATH_IMAGE001
式中，Z D 表示配电网系统阻抗；P j 表示配电线路或变压器j送端的有功功率，Q j 表示配电线路或变压器j送端的无功功率，U j 表示配电线路或变压器j送端的母线电压，Z j 表示变压器和配电线路阻抗；I L 表示负荷电流，I PV 表示分布式发电系统的发电机发出的电流；a为配电线路或变压器母线数量，b为负荷支路数量，n为分布式发电系统发电机数量；
基于所述配供电区域的配电网络等值阻抗建立配电网络等值阻抗模型。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述分布式发电系统数据，计算确定所述分布式发电系统的聚合等值参数，基于分布式发电系统的聚合等值参数建立等值分布式发电系统模型包括：
计算任意一个分布式发电系统的全部分布式发电机的有功出力，其计算公式为：
Figure 687161DEST_PATH_IMAGE002
式中，
Figure DEST_PATH_IMAGE003
为任意一个分布式发电系统中第ｉ个分布式发电机的有功出力，n为分布式发电系统发电机数量；
根据分布式发电系统每个发电机的有功出力
Figure 481941DEST_PATH_IMAGE003
和所述有功出力之和
Figure 707386DEST_PATH_IMAGE004
计算每个分布式发电机的有功出力
Figure 280319DEST_PATH_IMAGE003
占负荷节点下所述分布式发电系统有功出力之和
Figure 856794DEST_PATH_IMAGE004
的百分比
Figure DEST_PATH_IMAGE005
，其计算公式为：
Figure 392948DEST_PATH_IMAGE006
等值分布式发电系统的模型聚合参数值通过采用每个分布式发电机的有功出力
Figure 892806DEST_PATH_IMAGE003
占所述分布式发电系统有功出力之和
Figure 512007DEST_PATH_IMAGE004
的百分比
Figure 513461DEST_PATH_IMAGE005
为加权因子进行综合，其计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE007
式中，
Figure 384465DEST_PATH_IMAGE008
为预先设置的分布式发电系统每个发电机的控制参数，
Figure DEST_PATH_IMAGE009
为等值分布式发电系统的模型聚合参数值；
基于分布式发电系统的聚合等值参数建立等值分布式发电系统模型。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于分布式发电系统的聚合等值参数建立等值分布式发电系统模型包括：
基于分布式光伏发电系统的聚合等值参数建立等值分布式光伏发电系统模型；和/或
基于分布式风力发电系统的聚合等值参数建立等值分布式风力发电系统模型；和/或
基于分布式储能系统的聚合等值参数建立等值分布式储能系统模型；和/或
基于分布式水力发电系统的聚合等值参数建立等值分布式水力发电系统模型。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述负荷设备数据，计算确定所述配供电区域的静态负荷等值参数和动态负荷等值参数，基于静态负荷等值参数建立等值静态负荷模型，基于动态负荷等值参数建立等值动态负荷模型包括：
基于恒阻抗、恒电流和恒功率的ZIP模型原理，通过负荷有功功率、无功功率和电压的关系确定静态负荷等值参数；
根据保持配供电区域的负荷节点吸收的总的额定有功功率和无功功率不变，总的电磁功率、最大电磁功率和总的动能不变，且总的转子绕组铜耗不变的原则计算动态负荷等值参数；
基于静态负荷等值参数建立等值静态负荷模型，基于动态负荷等值参数建立等值动态负荷模型。
7.一种考虑分布式发电系统的综合负荷模型的建模系统，其特征在于，所述系统包括：
数据采集单元，其用于采集配供电区域的网络拓扑数据、分布式发电系统数据和变电站的负荷设备数据；
第一模型单元，其用于根据所述网络拓扑数据、分布式发电系统数据以及变电站的负荷设备数据，确定所述配供电区域的配电网络等值阻抗，基于所述配供电区域的配电网络等值阻抗建立配电网络等值阻抗模型；
第二模型单元，其用于根据所述分布式发电系统数据，计算确定所述分布式发电系统的聚合等值参数，基于分布式发电系统的聚合等值参数建立等值分布式发电系统模型；
第三模型单元，其用于根据所述变电站的负荷设备数据，计算确定所述配供电区域的静态负荷等值参数和动态负荷等值参数，基于静态负荷等值参数建立等值静态负荷模型，基于动态负荷等值参数建立等值动态负荷模型；
综合负荷模型单元，其用于基于配电网络等值阻抗模型、等值静态负荷模型和等值动态负荷模型，以及等值分布式发电系统模型构建考虑分布式发电系统的综合负荷模型。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述数据采集单元包括：
第一采集单元，其用于采集配电线路或变压器送端有功功率和无功功率，送端母线数量和每条母线的电压，配电线路和变压器阻抗；
第二采集单元，其用于采集分布式发电系统中发电机数量，发电机发出的电流和发电机的有功出力；
第三采集单元，其用于采集负荷支路数量和支路电流，负荷有功功率、无功功率和电压。
9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述第一模型单元包括：
等值阻抗单元，其用于根据所述配供电区域的网络拓扑数据，分布式发电系统数据以及变电站的负荷设备数据确定所述配供电区域的配电网络等值阻抗，其计算公式为：
Figure 240294DEST_PATH_IMAGE001
式中，Z D 表示配电网系统阻抗；P j 表示配电线路或变压器j送端的有功功率，Q j 表示配电线路或变压器j送端的无功功率，U j 表示配电线路或变压器j送端的母线电压，Z j 表示变压器和配电线路阻抗；I L 表示负荷电流，I PV 表示分布式发电系统的发电机发出的电流；a为配电线路或变压器母线数量，b为负荷支路数量，n为分布式发电系统发电机数量；
配电网络模型单元，其用于基于所述配供电区域的配电网络等值阻抗建立配电网络等值阻抗模型。
10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述第二模型单元包括：
有功出力单元，其用于计算任意一个分布式发电系统的全部分布式发电机的有功出力，其计算公式为：
Figure 905762DEST_PATH_IMAGE002
式中，
Figure 925670DEST_PATH_IMAGE003
为任意一个分布式发电系统中第ｉ个分布式发电机的有功出力，n为分布式发电系统发电机数量；
占比计算单元，其用于根据分布式发电系统每个发电机的有功出力
Figure 85519DEST_PATH_IMAGE003
和所述有功出力之和
Figure 405641DEST_PATH_IMAGE004
计算每个分布式发电机的有功出力
Figure 976431DEST_PATH_IMAGE003
占负荷节点下所述分布式发电系统有功出力之和
Figure 749215DEST_PATH_IMAGE004
的百分比
Figure 945710DEST_PATH_IMAGE005
，其计算公式为：
Figure 58023DEST_PATH_IMAGE006
参数求解单元，其用于采用每个分布式发电机的有功出力
Figure 189927DEST_PATH_IMAGE003
占所述分布式发电系统有功出力之和
Figure 59794DEST_PATH_IMAGE004
的百分比
Figure 200925DEST_PATH_IMAGE005
为加权因子进行综合，其计算公式为：
Figure 853230DEST_PATH_IMAGE007
式中，
Figure 890456DEST_PATH_IMAGE008
为预先设置的分布式发电系统每个发电机的控制参数，
Figure 841095DEST_PATH_IMAGE009
为等值分布式发电系统的模型聚合参数值；
分布式模型单元，其用于基于分布式发电系统的聚合等值参数建立等值分布式发电系统模型。
11. 根据权利要求10所述系统，其特征在于，所述分布式模型单元包括：
光伏发电模型单元，其用于基于分布式光伏发电系统的聚合等值参数建立等值分布式光伏发电系统模型；和/或
风力发电模型单元，其用于基于分布式风力发电系统的聚合等值参数建立等值分布式风力发电系统模型；和/或
储能系统模型单元，其用于基于分布式储能系统的聚合等值参数建立等值分布式储能系统模型；和/或
水力发电模型单元，其用于基于分布式水力发电系统的聚合等值参数建立等值分布式水力发电系统模型。
12.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，第三模型单元包括：
静态参数单元，其用于基于恒阻抗、恒电流和恒功率的ZIP模型原理，通过负荷有功功率、无功功率和电压的关系确定静态负荷等值参数；
动态参数单元，其用于根据保持配供电区域的负荷节点吸收的总的额定有功功率和无功功率不变，总的电磁功率、最大电磁功率和总的动能不变，且总的转子绕组铜耗不变的原则计算动态负荷等值参数；
负荷模型单元，其用于基于静态负荷等值参数建立等值静态负荷模型，基于动态负荷等值参数建立等值动态负荷模型。
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