电力系统负荷聚合方法研究

在暂态稳定仿真中所用的负荷模型和参数对仿真精度的影响很大,尤其是感应电动机的模型参数。为了获取感应电动机模型参数,多采用基于容量加权的参数聚合法,但它没有考虑滑差的影响,也没有有效的计及供、配电网络的影响。采用考虑计及负载率和临界滑差的改进容量加权法来聚合感应电动机负荷,利用当前电力系统多数据源的状况来计及供配电网络的影响。结果表明,方案简单可行,易于实现。     

感应电动机群聚合方法及其动模试验

通过对感应电动机聚合理论进行研究,提出了一种感应电动机聚合方法:根据感应电动机2种特殊状态,即运行滑差s=0和s=1对感应电动机群进行等值,建立了感应电动机聚合模型。采用仿真准确度较高的动模试验验证了该等值方法的有效性和合理性。     

基于同调性的电动机动态聚合方法

电动机参数对电力系统仿真精度具有突出的影响,文中提出了一种电动机的动态聚合方法.该方法直接从电动机的机电模型出发,以机电模型方程中的时间常数等系数与初始滑差组成特征向量,采用模糊聚类方法将电动机进行分组;然后,对每组中电动机机电模型微分方程中的系数加权平均,得到一个聚合电动机三阶机电模型微分方程中的系数;最后,根据等值前后电动机吸收的有功、无功不变的准则,计算得到聚合后电动机的所有阻抗、初始滑差、惯性时间参数.算例表明该方法在动态过程中的误差较小,能够提高仿真精度.     

一种改进的电动机静态聚合方法

电动机参数是电力系统电压稳定、暂态稳定的关键因素之一.在基于统计综合法的负荷建模中,如何提高电动机参数的聚合精度是重要课题.针对传统电动机聚合方法没有考虑聚合前每台电动机稳态滑差的不足,提出了一种改进的电动机的静态聚合方法.该方法首先根据聚合前各电动机的惯性时间常数、暂态电抗、转子回路时间常数、临界滑差定义了一个电动机的特性指标,并按照该指标对电动机进行分组.然后将每组中的电动机根据其稳态等值电路转化为3种阻抗并联的形式,在对3种阻抗分别聚合后再还原为一台电动机稳态等值电路.算例表明该方法能够有效提高仿真精度.     

感应电动机负荷暂态模型的参数填补方法及典型参数分析

电力系统中存在大量参数各异的感应电动机负荷,为研究其类型及相关参数的分布特征,以文献调研获得的224台电动机负荷模型参数为基础,以电动机模型在暂态仿真中的差异为依据,进行了深入分析。首先,针对调研所得模型参数中机械转矩系数和初始滑差大量缺失的问题,分别通过K最近邻填补方法、负载率或临界滑差予以填补;其次,针对不同电动机暂态响应的差异,以仿真所得的电动机暂态功率曲线为聚类依据,采用K均值算法,获得了7类暂态特征各异的电动机,并分析了7类电动机的参数分布特征。所得的7类典型参数值补充了IEEE和国家电网有限公司推荐的电动机参数集,为感应电动机负荷模型的典型参数取值提供了参考依据。     

简单系统中感应电动机群稳态运行状态的分析

基于感应电动机的T形等值电路,分析了单台电动机稳态运行状态的分岔情况,发现了分岔点的滑差仅依赖于电动机及其负载的参数,而分岔点电压还与初始状态有关;研究了感应电动机初始滑差与运行指标的关系,获得了初始滑差的合理分布范围.以单负荷无穷大系统为研究对象,提出了感应电动机群稳态运行状态的分析方法;在初始滑差呈等差数列、初始功...     

计及静态临界稳定特性的感应电动机群聚合等值方法

负荷模型对电力系统稳定计算结果有着重要的影响,而感应电动机群聚合是负荷等值建模的重要组成部分。考虑感应电动机静态临界稳定特性的影响,提出了一种感应电动机群负荷聚合等值的新方法。首先,分析了表征电动机静态临界稳定特性强弱的指标,据此将电动机群负荷分为稳定性好和稳定性差的2组。而后,基于各电动机的物理机理,并综合考虑其静态临界稳定特性,对分组后的感应电动机群负荷进行聚合。最后,以单机无穷大系统、WSCC-9节点系统和EPRI-36节点系统为算例,考察了该聚合方法与其他方法所得等值模型在不同故障方式下的系统响应,验证了所提方法在不同运行条件下的适用性和所得等值模型的准确性。     

电网参数对系统暂态电压稳定性影响的分析

分析了电网及感应电动机负荷参数对电力系统暂态电压稳定性的影响,认为这些参数对系统暂态电压稳定性的影响实质上是影响了初始滑差或者临界切除滑差的位置,从而改变了暂态电压稳定极限切除时间.将临界切除滑差与初始滑差之间差值的绝对值定义为滑差间距.一般情况下,当滑差间距增大时,系统的暂态电压稳定极限切除时间增大,暂态电压稳定性增强;当滑差间距减小时,系统的暂态电压稳定极限切除时间减小,暂态电压稳定性减弱.此外,感应电动机转动惯量的变化也使得系统的暂态电压稳定发生改变,其变化关系是递增关系.在简单无穷大母线系统中验证了以上结论的正确性.     

计及系统稳定性和电磁特性的电动机聚合方法

针对传统电动机聚合方法没有考虑电动机转子电磁暂态特性的不足,该文提出了一种计及系统稳定性和电磁特性的电动机聚合方法。首先,分析影响电力系统稳定性的主要电动机参数,并以这些参数组成特征向量,将电动机群分为系统稳定性好和稳定性差的两组;其次,根据各电动机的实际运行工况,综合考虑电动机转子电磁、机械特性,求解聚合电动机的运行滑差,进而求解聚合电动机的电气参数;最后搭建IEEE9节点系统对该方法进行仿真验证。结果表明,相对于传统容量加权法以及同调动态聚合方法,将原电动机群聚合成单台电动机时,文中方法聚合精度最高,且计算量比同调动态聚合法小;同时,通过聚类采用两台等值电动机模拟原电动群,比单台等值电动机的误差更小,其动态响应曲线几乎与原电动机群吻合。     

感应电动机连锁堵转宏观规律的初探

以包含感应电动机群的单机单荷系统为研究对象,设计出计算感应电动机连锁堵转终止状态的静态仿真算法,并通过动态时域仿真方法的校核。分析了感应电动机初始滑差等差分布时各参数下的连锁堵转规模,并结合实际电力系统运行的客观现实,得到了可能满足自组织临界性的系统关键参数。研究了感应电动机初始滑差随机平均分布时连锁堵转的宏观规律,并用CASCADE模型拟合了部分结果,初步表明临界条件下感应电动机连锁堵转的规模具有自组织临界性,即概率密度曲线在双对数坐标下具有幂律性质。所得相关结论对于电力系统大停电及暂态电压稳定机理和规律的研究具有一定的参考价值。     

考虑感应电动机故障中电磁转矩变化的节点暂态电压评估方法

暂态电压稳定与负荷动态特性之间关系紧密,而感应电动机负荷特性是引起暂态电压稳定的重要原因。利用极限切除时间来评估负荷节点暂态电压稳定状况已有研究,但相关研究都忽略了故障中感应电动机电磁转矩的变化对极限切除时间的影响。为进一步准确求得极限切除时间,对计及故障中感应电动机电磁转矩的变化的极限切除时间进行了研究,建立了感应电动机电磁转矩的数学模型,求得了极限切除时间。极限切除时间反映了负荷节点暂态电压稳定状况,在综合程序(PSASP)中对EPRI36节点系统进行了仿真和对比,仿真结果验证了所述方法的有效性。     

基于自组织神经网络和稳态模型的多台感应电动机聚合方法

电力系统稳定计算中，精确的负荷模型为计算结果的可信度提供了保证。在利用统计综合法进行负荷建模时，如何提高多台感应电动机的聚合精度是研究的重要内容之一。文中提出一种基于自组织神经网络对电动机进行分类、并针对同一类型的电动机采用稳态模型进行等值的聚合方法。最后，应用中国电力科学研究院开发的PSD-BPA暂态稳定计算程序，将分类聚合前后的典型居民和典型商业电动机数据分别代入进行仿真计算。结果表明，采用所提出的聚合方法可以提高多台电动机的聚合精度。     

考虑动态负荷机械转矩参数的节点暂态电压评估

动态负荷的主要成分是电动机,其负荷特性是电力系统节点暂态电压稳定性的重要影响因素,但目前相关研究未考虑电动机负荷机械转矩特性。文中在简化感应电动机模型基础上,结合电动机负荷机械转矩变化,提出了极限切除时间解析方法。得到的极限切除时间指标能反映负荷节点暂态电压稳定状态,可以作为节点暂态电压稳定性指标。IEEE30节点系统的仿真结果表明,所述方法计算出的极限切除时间能真实反映电动机负荷的实际运行特性,是评估系统暂态电压稳定性的良好指标。     

基于PSCAD/EMTDC的厂用大型感应电动机群聚合研究

发电厂厂用电系统工作母线端大型感应电动机群中,为减少暂态研究过程中的计算量,可以采用机群动态等值聚合。本文针对火力发电厂厂用电切换的特点,对感应电动机群分组聚合方法进行了比较研究,在此基础上给出一种适用于厂用电切换过程的感应电动机群分组聚合方法:首先借鉴电力系统暂态稳定仿真计算中的感应电动机群聚合方法,并结合厂用电切换过程的特点,给出了一种基于容量归算的感应电动机群聚合算法。进一步,为减小聚合所产生的误差,本文给出一种适用的感应电动机群分组算法,保证分入一组内的感应电动机群的特性相近,以保证聚合结果具有较高精度。最后针对一个典型的300MW厂用电系统,利用PSCAD/EMTDC程序对所给方法进行了仿真验证,证明了所给方法的有效性。     

含多感应电动机负荷的微网电压稳定性仿真分析

微网中含大量高度非线性的感应电动机负荷,对微网孤岛运行时的电压稳定性构成严重威胁。为此,针对含多感应电动机负荷的微网,根据电力系统功率平衡的原则,从理论上推导了微网各电动机负荷转差与系统电压的动态耦合关系,进而说明感应电动机负荷更加敏感的原因及多感应电动机负荷的转差和系统电压之间的动态耦合特性与微网稳定性相关。基于MATLAB/Simulink仿真平台,搭建了风光柴储多源主从控制微网,通过仿真研究了不同条件下多机叠加启动及微网故障两种情况下微网的电压稳定性,进而提出了提高含多感应电动机负荷的微网电压稳定性的措施。仿真结果表明,多感应电动机负荷之间的相互作用对微网电压稳定性具有重大影响,且串联主从微网的临界故障清除时间受三相短路故障点离感应电动机负荷点的距离和故障点离主控单元的距离双重制约,采用叠加启动策略和故障点快速切机等措施可有效提高微网电压稳定性。所得结论为含多感应电动机负荷的微网稳定性研究与控制提供了理论参考。     

并联感应电动机聚合负荷引起含双馈风电场电力系统振荡研究

围绕并联感应电动机聚合负荷,研究了该负荷自身的稳定性特征及其与双馈感应风电机组(doubly-fed induction generator,DFIG)间交互作用对电力系统稳定性的影响。首先,建立了聚合负荷线性化状态空间模型;理论研究表明,当聚合负荷内部n台感应电动机同型时,聚合负荷可等值变换为n个独立的等值子系统,其中1个等值子系统的感应电动机振荡模式(induction motor oscillation mode,IMOM)将随着电动机数量n的增加在复平面上不断移动,甚至可能穿越虚轴进入右半平面;并提出一种预估该移动的振荡模式负阻尼时对应的电动机数量的方法。其次,构建了由聚合负荷开环子系统和电力系统其余部分开环子系统构成的闭环互联系统模型,并从开环模式耦合的角度阐述了聚合负荷与双馈风机间交互作用导致电力系统振荡的机理:当开环感应电动机振荡模式与开环风机振荡模式在复平面上靠近时,可能出现的开环模式耦合将引发2个子系统间的强交互作用,并导致闭环系统振荡模式阻尼减弱。最后,通过新英格兰系统对理论分析及结论进行了验证。