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WAMS/PMU数据处理及其在负荷建模中的应用

作 者: 王凌
导 师: 李欣然
学 校: 湖南大学
专 业: 电气工程
关键词: 电力系统 负荷建模 广域测量系统(WAMS) 相量量测单元(PMU) 参数辨识 数据插值
分类号: TM714
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
下 载: 215次
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内容摘要


电力系统负荷建模是电力系统分析领域重要的基础研究课题,基于元件的方法(Component-based approach,统计综合法)和基于.量测的方法(Measurement-based approach,总体测辨法)是负荷建模的两种最基本且最重要的方法。其中基于量测的电力系统负荷建模方法需要大量的观测数据,但是在实现中,需要在各负荷节点处都安装负荷特性数据记录装置进行实测数据采集并依托各种通信技术将数据传回。因此这种方法所必需的现场测量工作较复杂,采集到数据的准确性受噪声的影响较大,经济耗费过高。在目前条件下,数据来源严重不足已经成为制约总体测辨法发展的桎梏。广域测量系统(Wide Area Measurement System, WAMS)中的同步相量测量单元(Phasor Measurement Unit, PMU)利用GPS (Global Positioning Systems, GPS)系统的高精度授时信号,能实现对电力系统各个节点动态数据的同步采集,为电力系统在线应用领域中的分析、控制功能的研究开发提供了丰富的新数据源。本文根据PMU数据的特点,提出将PMU数据经处理后应用于实际负荷建模的具体方法。围绕这一课题在以下几个方面展开了深入研究:首先根据目前大量电力系统监控数据不能同步反映电网动态的现状,提出了利用WAMS/PMU采集的同步数据应用于在线(准)实时广义负荷建模平台的构想。其次,详细介绍了WAMS的发展历程和应用现状,分析利用PMU量测数据进行负荷建模的必然性。第三,现阶段广域测量系统中PMU上传至调度通信中心的数据之采样频率大多为25Hz/s,而负荷模型参数辨识所需的动态数据的采样频率至少要达到100Hz/s以上。针对这个问题,本文提出了一套对PMU数据进行处理和对其插值的方法并开发了数据处理平台。在实现过程中,应用基于面向对象的工业级编译程序VC++.NET的DLL框架构建方式和ADO数据库操作等技术,共同完成上层平台的构建;应用Access数据库和SQL Server数据库完成底层数据信息库的构建。此数据处理平台将海量数据精细化、实用化、操作可视化和应用网络化,将理论方法在工程上高效实现,以求能为电力系统数字仿真提供良好的应用基础。最后,作者以某省网的实测PMU数据为基础,通过对若干组实测数据分别进行处理和插值,将数据由25Hz/s分别插值至100Hz/s、250Hz/s、1000Hz/s,以求对比数据插值密度对负荷模型参数辨识的影响。目前,本文已经实现了此建模技术支持系统中的WAMS/PMU数据处理平台,搭建了PMU数据库。通过实验运行调试,结果表明其运行稳定,实用性好,为准实时广域负荷建模平台构建了先进的技术支撑体系。本文将处理后PMU数据应用于动态模型参数辨识,通过与系统实际响应的对比分析,验证了按照本文所提出的PMU数据处理方法得到的数据样本能够很好地满足负荷模型参数辨识的要求,为PMU数据应用于综合负荷的总体测辨建模提供了简便可行的数据处理手段。

全文目录


摘要  5-7
Abstract  7-11
第1章 绪论  11-20
  1.1 本课题研究的背景和意义  11
  1.2 负荷建模的发展与研究现状  11-19
    1.2.1 负荷建模的发展过程  11-12
    1.2.2 负荷建模的方法  12-13
    1.2.3 负荷模型的类型与结构  13-14
    1.2.4 模型参数辨识  14-17
    1.2.5 总体测辨法负荷建模所面临的困难  17
    1.2.6 PMU数据应用于负荷建模的优势与困难  17-19
  1.3 本论文研究的主要内容  19-20
第2章 WAMS的发展及其应用  20-28
  2.1 WAMS/PMU简介  20-23
    2.1.1 同步相量测量技术  20-21
    2.1.2 广域量测系统WAMS  21-22
    2.1.3 基于混合数据源的广义量测系统的概念  22-23
    2.1.4 PMU子站的传输速率  23
  2.2 WAMS/PMU在电力系统中的应用  23-25
    2.2.1 潮流计算  23-24
    2.2.2 状态估计  24
    2.2.3 暂态稳定分析及控制  24-25
    2.2.4 低频振荡分析与控制  25
    2.2.5 扰动识别  25
  2.3 基于WAMS/PMU的在线参数辨识应用  25-27
  2.4 本章小结  27-28
第3章 WAMS/PMU数据处理方法及其平台开发  28-54
  3.1 引言  28
  3.2 面向负荷建模的WAMS/PMU数据处理的必要性  28-30
    3.2.1 PMU数据格式和基本特点  28-29
    3.2.2 数据处理的必要性  29
    3.2.3 数据处理的基本思路  29-30
  3.3 数据插值方法  30-33
    3.3.1 线性插值  31
    3.3.2 拉格朗日插值  31
    3.3.3 逐次线性插值  31-32
    3.3.4 抛物线插值  32
    3.3.5 一元三点抛物插值  32-33
  3.4 WAMS/PMU数据处理平台的设计  33-39
    3.4.1 平台的设计原则和构建思路  33-34
    3.4.2 平台的基本结构及其功能模块设计  34-36
    3.4.3 平台的数据库设计  36-39
  3.5 WAMS/PMU数据处理平台的实现  39-53
    3.5.1 实现技术与方法  39-43
    3.5.2 平台功能简述  43-50
    3.5.3 实际应用举例  50-53
  3.6 本章小结  53-54
第4章 WAMS/PMU在实际电网负荷建模中的应用  54-64
  4.1 引言  54
  4.2 模型结构及其参数辨识方法  54-60
    4.2.1 辨识过程的基本原理  54-56
    4.2.2 综合负荷模型结构及其解析描述  56-58
    4.2.3 参数辨识准则及目标函数  58
    4.2.4 参数辨识原理与流程  58-60
  4.3 实例分析  60-62
    4.3.1 数据来源  60
    4.3.2 总体测辨建模结果  60-62
    4.3.3 有效性分析与讨论  62
  4.4 本章小结  62-64
结论  64-66
参考文献  66-70
致谢  70-71
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录  71-72
附录B 攻读学位期间所获得的成果目录  72

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 输配电工程、电力网及电力系统 > 理论与分析 > 负荷分析
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