第一章绪论
1.1课题的研究背景及意义
系统发生的电压不稳定或者崩淸事故所经历的时间有所不同，少则几秒，多则几十分钟，该现象也引起了研究学者的更多关注，于是，多时间尺度特性的运用及其分析方法便幵始不断发展，该特性主要体现在系统元件的动态响应速度的快慢及其时间常数的差异很大。电力系统对应的数学模型建立的合理性以及准确性是对系统进行稳定性分析的基础，电力系统的复杂性会使对应的数学模型也十分复杂，维数很大，很难找到求解该模型的准确的分析方法。因此在研究的过程中，学者们通常会突出主要因素，忽略次要因素，对系统模型进行一些简化，不但可以节省计算的时间也可以揭示相应的本质现象。但是大多数情况下，这种简化是凭经验和直觉的，存在一定的偶然性，例如，对电力系统建模时，常常会略去变化较快的电磁暂态（定子绕组的电磁暂态，充电电容的电磁暂态等），这时便可运用多时间尺度分析方法对该现象进行合理的解释，使得最后结果更加合理准确。
1.2电力系统负荷模型研究现状
电力负荷是电力系统稳定运行中变化比较大的部分，电力负荷是系统中系统能量的消耗者，对整个系统的稳定运行起着至关重要的作用。负荷模型所描述的是负荷母线电压、频率及其所吸收的有功、无功功率之间的关系，合适的负荷模型对整个电力系统的各方面都有非常重要的实际意义。
负荷模型的准确度关系着系统仿真的结果，进而影响着社会的发展和效益。以往人们常常将电压稳定问题归到静态研究的范畴，研究发现考虑动态负荷特性才是电压稳定研究的正确方向，并且现有的研究成果发现，负荷模型对系统仿真结果影响很大，在某些情况下，不同的负荷模型得到的计算结果会有质的不同。目前，发电机组和输电网络的模型相对于负荷模型来说已比较成熟，负荷模型的建立常常是从物理概念出发的，模型趋于简单化、理想化，粗糖的负荷模型己经成为制约精确分析系统电压稳定性的主要因素，因此，电压稳定分析需要首先建立较为精确的动态负荷模型电力系统负荷的分类是非常复杂的，根据负荷类型的不同，相应的负荷模型分为常规负荷模型和特殊负荷模型，特殊负荷又可分为两种类型的负荷，一种是首端系统中以功率消耗为主的广义负荷，包括静态负荷、动态负荷和部分中小容量的发电设备等，另一种是对系统具有功率冲击性的负荷。
目前的负荷建模主要围绕常规负荷展开，并且常规负荷模型也可以满足系统分析的需要。近年来，随着研究的深入，感应电动机负荷并联静态负荷的模型已经得到广泛的应用，然而系统负荷包含大量动、静态消耗电能的设备以及输电线路和补偿设备，设备的分布不均勻，运行状态及其与母线的电气联系程度各不相同，不同区域的负荷特性差异也很大，这些因素都加大了负荷建模工作的难度。自70年代以来，建模研究工作者对负荷模型进行了大量的研究，取得了一定的成果。负荷的特性十分复杂，目前只能考虑建立最合适的负荷模型，最基本的就是要能反映负荷的实际特征。
上世纪80年代以来，我国各大高校及研究院的研究人员陆续开展了大量的工作，也取得了很多的研究成果。文献[3]提出了一种基于统计综合负荷建模的方法，该方法基于各行业的构成比例、各行业典型用户用电设备的构成比例以及各用电设备负荷特性逐级建模。文献[4]提出了通过对负荷动特性进行分类和综合来解决负荷时变带来 的问题。文献[5]实现了感应电动机并联静态负荷模型与PSASP接口，并对实际电网进行了稳定性仿真计算。
第二章负荷模型分类研究
近年来，我国电网规模的不断扩大，科学技术的不断进步，自动化技术在电力系统中的应用日益广泛，一方面解决了我国一次能源地理分布不均匀的问题，减轻了运行人员的负担，同时也增加了电力系统运行及描述系统的数学模型的复杂性。电力系统的复杂性不仅体现在运行方面，电力系统的描述也很复杂，因此必须釆用更加合乎实际的数学模型才能更准确地表述电力系统运行状况。
2.1负荷模型对电力系统仿真的影响
研究表明负荷特性对系统仿真结果有很大影响，不同的负荷模型对系统潮流计算及其他研究结果都有不同程度的影响，临界情况下甚至会有质的不同，在此从以下几个方面进行介绍，
1) 对潮流计算的影响
目前，电力系统潮流计算所用的负荷模型通常采用恒功率模型，正常运行情况下，系统负荷节点电压运行于额定值附近，潮流有解且不存在收敛问题，而当电网受到较大扰动时，对应节点电压偏离系统额定值也较远，相角偏差也较大，潮流计算可能会无解或者存在收敛问题，如果此时釆用吸收功率随电压变化的负荷模型，如幕函数模型，潮流的收敛性和计算精度便可以得到改善。因此，建立能真实反映实际物理过程的负荷模型能很好地改善潮流的收敛性及计算精度。
第三章 负荷模型集结等值研究 ...................................24-36
3.1 感应电动机等值电路................................... 24
3.2 综合统计法负荷建模 ...................................24-27
3.2.1 负荷数据分类统计................................... 25-26
3.2.2 物理负荷模型 ...................................26-27
3.3 负荷模型集结 ...................................27-31
3.3.1 静态负荷等值 ...................................27-29
3.3.2 感应电动机等值 ...................................29-31
3.4 母线上负荷等值................................... 31-32
3.5 实例分析 ...................................32-34
3.6 本章小结................................... 34-36
第四章 电力系统摄动模型与模型降阶................................... 36-56
4.1 摄动法理论 ...................................36-38
4.2 摄动法研究现状................................... 38-39
4.3 多重时间尺度法数学依据................................... 39-42
4.4 综合负荷模型推导 ...................................42-46
4.5 综合负荷摄动降阶模型推导 ...................................46-48
4.6 算例仿真 ...................................48-54
4.7 本章小结 ...................................54-56
第五章小干扰稳定性分析................................... 56-76
5.1 小干扰稳定性定义 ...................................56-57
5.2 小干扰稳定的研究方法................................... 57-62
5.3小干扰稳定分析................................... 62-68
5.4 感应电动机模型...................................68-74
5.5 本章小结 ...................................74-76
结论
电力负荷是系统中所有用电设备的总称，研究过程中将这些用电设备连接起来，可称之为“综合负荷”，电力系统仿真计算是电网设计规划及运行方面重要的日常工作，但是电力系统固有的强非线性使得仿真过程相当复杂费时，且对电压稳定性的影响也至关重要，电压稳定的动态特性主要取决于对电压和负荷的综合控制，某种情况下电压稳定也可称为负荷稳定，小干扰稳定问题的研究丰富了电力系统稳定的内涵。对综合负荷模型的分析研究是电力系统研究的重要课题，本文针对负荷模型运用摄动法进行了一系列的分析研究如下：
1)通过查阅大量文献资料，针对本课题的需求及研究背景条件，综合考虑了静态负荷和动态负荷，基于综合统计法物理概念清晰，实现比较简单的特点，确定采用集结法对母线上负荷进行综合。
2)动态负荷的成分主要是感应电动机负荷，本文确定机理式负荷模型为要研究的动态负荷模型，采用集结法将课题中的静态负荷和感应电动机负荷等值为一个综合负荷，并且针对实际算例对这一系列的过程进行了说明，得到了后面研究所需用的数据。
3)通过对摄动法及多重时间尺度法的研究，并且对其数学依据做了算例分析，验证了多重时间尺度法的合理性。
4)对感应电动机五阶模型、三阶模型和一阶模型进行了推导比较，得出在保证高精度的同时减少计算量的情况下，可以采用在五阶模型的基础上利用摄动法进行降阶的三阶模型。针对实际算例，采用多时间尺度法分离出了区分快、慢变量的小参数，为判断元件属性快慢变化程度找到了一条途径，避免了依靠经验的盲目性和随意性，算例结果表明在相同参数的作用下，三阶简化模型对应的结果存在一些误差，而摄动降阶模型与五阶完整模型所得结果基本一致，并且摄动降阶模型的仿真时间相对较少，4验证了利用摄动法降阶的合理性和时效性，摄动降阶使得舍弃一些次要因素有了合理的解释。