Методика идентификации статических характеристик нагрузки по результатам активного эксперимента

Abstract

Актуальность работы обусловлена отсутствием в настоящее время учета фактических параметров и характеристик электрических нагрузок при моделировании и исследовании режимов энергосистем, так как последний раз данные об электрических нагрузках обновлялись более двадцати лет назад. Внимание именно к статическим характеристикам связано с тем, что они используются в настоящее время в программных комплексах, на базе которых решаются задачи диспетчерского управления и планируются объемы поставок электроэнергии на оптовом рынке. При использовании статических характеристик помимо классических задач анализа установившихся режимов определяются пределы апериодической статической устойчивости, производится анализ динамических переходов, уточняются ограничения при определении максимально допустимых перетоков в контролируемых сечениях энергосистем, выполняются расчеты комплексной нагрузки. Цель исследования: разработка и апробация методики идентификации полиномиальной модели электрической нагрузки по результатам активного эксперимента. Методы исследования: В качестве исходных данных были использованы массивы значений напряжения, активной и реактивной мощностей. Для математической обработки экспериментальных данных с целью идентификации статических характеристик нагрузки по напряжению применялись два математических метода: метод последовательных приближений и метод наименьших квадратов для решения плохо обусловленных систем линейных алгебраических уравнений. Все расчеты выполнялись в программном комплексе MathCAD. Результаты: Выявлены и апробированы математические методы обработки экспериментальных данных для решения задачи идентификации статических характеристик нагрузки по напряжению. Показано, что статическую характеристику реактивной мощности следует представлять полиномом второй степени, в то время как статическую характеристику по активной мощности лучше представлять линейной зависимостью. Получены коэффициенты полиномов второй степени, которые могут быть использованы для моделирования нагрузки при расчетах электрических режимов.

The urgency of the discussed issue is caused by the deficiency of the recordkeeping of power load actual parameters and characteristics for simulation, verification and analysis of power system regimes, since this information was updated more than twenty years ago. The attention to static characteristics is occurred due to their use in special software packages for dispatching operation control and electrical energy supply planning. Unless classical tasks of steady state regimes evaluation it turns to be possible to subsist an aperiodic steady-state stability limits, to analyze dynamic transitions, to confirm limits under calculations of emergency transfer capability, to calculate a complex load. The main aim of the study is to develop and improve the technique of polynomial load model derivation based on experimental data. The methods used in the study: Voltage, active power and reactive power instantaneous values are used as the master data. The successive approximation method and least-square method for the calculation of ill-conditioned linear equation systems are used as the methods of mathematical treatment for the polynomial load model derivation. Calculations are done by software package MathCAD. The results: The authors found out and evaluated mathematical methods of experimental data treatment for identifying load static characteristics. It is indicated that the static reactive power characteristic should be represented by the quadratic polynomial model while static active power characteristic should be represented by linear dependence. Polynomial coefficients of the second order were obtained and can be used for load simulation when calculating electric mode.