改进的基因表达式编程算法在负荷建模中的应用

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1、改进的基因表达式编程算法在负荷建模中的应用1绪论1.1电力负荷建模的研究背景由发电、输电、变电、配电、用电等组成的复杂整体系统就是电力系统，根据其职责的不同可将该系统分三大部分：发电厂、输电网以及负荷。由于发电机和输电网的模型结构比较成熟，因而对电力系统的发展影响比较大的是用电负荷模型。粗糙的负荷模型会对仿真结果产生不良的影响，进而对系统分析、运行、规划产生不良后果[1]。精确的负荷模型不仅在提高电力传输方面有很大的作用，而且可以带来很好的社会效益和经济效益。因而在电力系统研究当中建立精确的负荷模型已刻不容缓[2].负荷特性的定义是由于母线电压的变化或者是由于系统频率的变化而引起负荷的

2、变化。根据引起负荷变化的原因不同，负荷特性可有负荷电压特性和负荷频率特性两种。静态负荷特性和动态负荷特性是根据母线电压幅值或频率幅值变化的剧烈程度进行划分的。由于负荷是由有功和无功功率两部分组合而成的，因而可以将负荷特性分为有功特性和无功特性[3]。负荷建模就是利用方程式定量地描述负荷特性的过程。计算机技术的高速发展使电力系统计算仿真软件在电力系统研究中得到广泛的应用。数字仿真技术在电力系统分析计算中得到了普遍的应用，仿真结果对电力系统运行有着举足轻重的作用。元件的模型结构和由其构成的整体数学模型是对仿真结果产生很大影响的因素，因而电力系统仿真需要更为准确的元件数学模型。目前来说，从简

3、单的物理概念中总结而得的负荷模型是一种比较简单的负荷模型，对电力系统数字仿真有很大程度上的限制。..........1.2负荷建模的研究现状至今已提出很多负荷建模的方法，总体上可分为以下几种：总体测辨法(Measurementbasedmethodology)；统计综合法(ponentbasedmethodology)；故障仿真法(Simulationbasedmethodology)[15]，以下将重点介绍这三种方法。统计综合法先是根据试验和推导获得各类用电元件的数学模型，进而统计出在总负荷中各类用电元件所占的比例，对这些数据进行综合统计，进而得到总体的负荷模型，如下页图1.2所示：

4、统计综合法应用时需要三种数据资料：①总负荷中负荷的分类和组成比例；②负荷组成以及所占比重；③单个用电设备的平均特性[16-17]。第一种数据是某负荷群特殊性的具体表现，如果后两种数据还可以直接利用有关软件的缺省值或权威部门发布的报告或调查结果，那么第一种数据则是具体进行负荷建模时必须统计的。后两种数据相对第一种数据来说比较稳定，可以应用实验室测试和理论推导出用电设备的平均负荷特性数据，通过典型统计可获得负荷类型中用电设备的比例和种类数据。这两类数据属于共性数据。即使以上两类数据较为稳定，但随着时间和地域的不同，用电设备的更新，这两种数据也要不断的修正和更改。模型结构明了、概念准确、便于

5、理解负荷特性、无需进行现场试验和实测是统计综合法的优点，然而也存在以下不足之处：(1)在进行负荷建模工作之前，需要统计研究区域内的各类负荷以及其参数，这项工作不仅耗时耗力，有时还存在统计不准确的问题，并且受到各类负荷的同时率等因素的影响，将造成仿真结果不准确、误差大等结果；(2)由于统计综合工作的工作量很大，因而统计综合工作不能时时进行。负荷的实际情况可能随着时间而发生变化，随着时间的变化各类负荷投入应用的时间以及各类负荷所占的比例会发生变化............2电力系统常用负荷模型2.1静态负荷模型在稳态条件下，负荷的变化一般是由于电压或频率的变化而引起的。因为电压或频率的变化而

6、引起负荷变化的模型就是静态模型。由电压变化引起的就是负荷的电压特性，由频率变化引起的就是负荷的频率特性。在电力系统分析计算中，在计算结果受负荷模型影响比较小的情况下一般都采用静态负荷模型[20]。因此静态负荷模型在电压稳定分析、潮流计算等应用比较多。在众多静态负荷模型中，目前广泛应用的为多项式模型和幂函数模型[21]。由于频率变化幅度不大，因而公式与频率有关的函数表达式是线性的。如不考虑频率变化的影响，那么上式中包含三部分：恒定阻抗部分(Z)，恒定电流部分(I)，恒定功率部分(P)。在上述条件下，该多项式模型被称为ZIP模型。例如，根据实测数据，笔记本电脑从电网中吸收的有功功率和无功功

7、率，利用上式可以拟合有功功率与无功功率的实测曲线，可得笔记本电脑的ZP模型，当情况比较特殊时，负荷模型需要适用一些比较特殊的表达式进行表示，这样表示出来的负荷模型才会比较符合实际情况，如在多项式中加入负幂次项或者加入高次项等。........2.2动态负荷模型大部分的负荷会随着电压或者是频率的变化做出快速的响应，并以很快的速度达到稳态[24]。这对于小幅度的电压或者频率变化至少是真实的。以上描述的这种情况比较适合用静态模型。然而有许多情况必须考