[發(fā)明專利]一種基于k-中心點(diǎn)算法的負(fù)荷模型典型參數(shù)提取方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710795435.3
• 申請(qǐng)日: 2017-09-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107516115B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-11-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐卓堯;王穎;周劍;陸超;徐光虎;張欣然
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司;清華大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06K9/62
• 分類(lèi)號(hào): G06K9/62;G06F17/50
• 代理公司: 11201 北京清亦華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)
• 代理人: 羅文群<國(guó)際申請(qǐng)>=<國(guó)際公布>=<進(jìn)入

本發(fā)明涉及一種基于k?中心點(diǎn)算法的負(fù)荷模型典型參數(shù)提取方法，屬于電力系統(tǒng)負(fù)荷建模的研究領(lǐng)域。該方法針對(duì)相量測(cè)量單元(Phasor Measurement Unit,PMU)量測(cè)所得負(fù)荷節(jié)點(diǎn)電壓幅值、電壓相角、有功功率、無(wú)功功率的量測(cè)曲線以及由相應(yīng)量測(cè)曲線辨識(shí)所得負(fù)荷模型參數(shù)進(jìn)行分析，以量測(cè)曲線與中心點(diǎn)負(fù)荷模型參數(shù)之間的擬合度替代距離的度量，采用改進(jìn)的k?中心點(diǎn)聚類(lèi)算法得到負(fù)荷模型典型參數(shù)。采用本發(fā)明方法可以在沒(méi)有增加大量仿真難度的前提下在一定程度上描述電力負(fù)荷的時(shí)變特性，這對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定與控制的仿真分析具有重要的指導(dǎo)意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于k-中心點(diǎn)算法的負(fù)荷模型典型參數(shù)提取方法，屬于電力系統(tǒng)負(fù)荷建模領(lǐng)域。

背景技術(shù)

電力系統(tǒng)仿真是電力系統(tǒng)分析的一個(gè)重要手段，而電力系統(tǒng)仿真的基礎(chǔ)是電力系統(tǒng)模型的建立，其中負(fù)荷模型的建立具有重要的價(jià)值和意義。

傳統(tǒng)負(fù)荷建模主要包括模型結(jié)構(gòu)的選擇和模型參數(shù)辨識(shí)兩個(gè)方面。負(fù)荷模型結(jié)構(gòu)方面常用的模型為由恒阻抗、恒電流和恒功率描述負(fù)荷靜態(tài)特性，由感應(yīng)電動(dòng)機(jī)描述負(fù)荷動(dòng)態(tài)特性的綜合負(fù)荷模型，若負(fù)荷中恒電流和恒功率所占比重較小，則可以進(jìn)一步忽略，用恒阻抗模型來(lái)描述負(fù)荷的靜態(tài)特性。模型參數(shù)辨識(shí)主要有統(tǒng)計(jì)綜合法和總體測(cè)辨法，近年來(lái)，同步相量測(cè)量單元(Phasor Measurement Unit,PMU)的發(fā)展為電力系統(tǒng)分析提供了重要的數(shù)據(jù)來(lái)源，因此基于量測(cè)數(shù)據(jù)的總體測(cè)辨法成為當(dāng)前負(fù)荷模型參數(shù)辨識(shí)的研究熱點(diǎn)。

總體測(cè)辨法利用系統(tǒng)量測(cè)可以得到不同運(yùn)行場(chǎng)景下的負(fù)荷模型參數(shù)，但辨識(shí)所得到的負(fù)荷模型參數(shù)如何應(yīng)用到實(shí)際仿真系統(tǒng)中仍然有待進(jìn)一步的研究。采用固定一套負(fù)荷模型參數(shù)的方法很難反映電力負(fù)荷的時(shí)變特性，而根據(jù)實(shí)測(cè)辨識(shí)參數(shù)更改仿真模型參數(shù)會(huì)增加電力系統(tǒng)仿真的難度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提出一種基于k-中心點(diǎn)算法的負(fù)荷模型典型參數(shù)提取方法，以克服已有技術(shù)的不足之處，針對(duì)相量測(cè)量單元(Phasor Measurement Unit,PMU)量測(cè)所得負(fù)荷節(jié)點(diǎn)電壓幅值、電壓相角、有功功率、無(wú)功功率的量測(cè)曲線以及由此辨識(shí)所得到的負(fù)荷模型參數(shù)進(jìn)行分析，采用k-中心點(diǎn)聚類(lèi)算法，以得到多組能夠表征負(fù)荷時(shí)變性的負(fù)荷模型典型參數(shù)。

本發(fā)明提出的基于k-中心點(diǎn)算法的負(fù)荷模型典型參數(shù)提取方法，包括以下步驟：

(1)從電力系統(tǒng)的相量測(cè)量單元中分別獲取電力系統(tǒng)的n組負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的電壓幅值U_m、電壓相角θ、有功功率P_m和無(wú)功功率Q_m的量測(cè)曲線，得到n組量測(cè)曲線；

(2)根據(jù)上述量測(cè)曲線，建立一個(gè)電力系統(tǒng)的恒阻抗并聯(lián)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的綜合負(fù)荷模型，采用差分進(jìn)化方法，辨識(shí)該綜合負(fù)荷模型，得到上述每組量測(cè)曲線的四個(gè)負(fù)荷模型參數(shù)，四個(gè)負(fù)荷模型參數(shù)分別為轉(zhuǎn)子開(kāi)路電抗X、轉(zhuǎn)子暫態(tài)電抗X'、轉(zhuǎn)子開(kāi)路時(shí)間常數(shù)T_d0和靜負(fù)荷電阻R，將上述步驟(1)的電壓幅值U_m、電壓相角θ、有功功率P_m和無(wú)功功率Q_m的量測(cè)曲線以及四個(gè)負(fù)荷模型參數(shù)組成一個(gè)樣本，遍歷n組量測(cè)曲線，重復(fù)本步驟，得到n個(gè)樣本；

(3)初始化時(shí)，從上述n個(gè)樣本中隨機(jī)選擇k個(gè)樣本，作為初始聚類(lèi)中心點(diǎn)；

(4)利用下式，分別計(jì)算剩余n-k個(gè)非聚類(lèi)中心點(diǎn)樣本中任意一個(gè)樣本的量測(cè)曲線與k個(gè)聚類(lèi)中心點(diǎn)樣本的負(fù)荷模型參數(shù)之間的擬合度f(wàn)it：