面向对象的电网仿真程序中负荷模型扩展方法

简要介绍了面向对象的新型电力系统仿真计算软件InterPSS的设计思想、系统结构及其自定义功能扩展的特点和基本思路;以三阶感应电动机并联恒阻抗综合负荷模型为应用实例,系统地阐述了InterPSS仿真计算软件中负荷模型的扩展方法并描述了其实现过程;采用Java语言编写了综合负荷模型的扩展程序并实现了与InterPSS之暂态稳定仿真程序的接口;通过对2机5节点系统的暂态稳定仿真检验表明扩展方法和实现过程正确.研究说明InterPSS自定义扩展功能强大,扩展方法简便灵活.     

负荷模型对电力系统暂态稳定计算的影响

负荷模型是影响电力系统暂态稳定的重要因素之一。迄今为止,暂态稳定计算中通常假定负荷由代表性的电动机和恒抗组成。文中提供了河南电力系统分别以传统的电动机和加恒阻抗模型和实测静态指数负荷模型算得的暂态稳定结果。两者情况有相当的差距,故而何种负荷模型更适合实际情况是值得进一步研究的问题。     

电动机模型结构及参数对暂态稳定仿真的影响

针对目前负荷模型应用的薄弱环节,就三阶感应电动机模型及一阶机械暂态感应电动机模型和恒定阻抗模型对暂态稳定仿真结果的影响进行系统研究。首先,实现一阶机械暂态感应电动机模型与电力系统分析综合程序PSASP(Power System Analysis Software Package)的接口。然后．以PSASP为仿真手段,以湖南电网和WSCC-9节点系统为研究对象,仿真研究感应电动机模型参数及综合负荷模型结构对电力系统暂态稳定性的影响。研究表明。感应电动机定子漏电抗增大将使系统暂态稳定裕度显著减小．使用三阶感应电动机模型仿真所得系统的暂态稳定能力明显低于一阶模型和恒定阻抗模型的相应结果。最后的结论对电力系统负荷建模和模型应用具有较大的理论意义和工程应用价值。     

含负荷模型的次同步谐振分析

首先推导了同步电机dq坐标系下的5阶感应电动机动态方程,此方程能够与含电磁暂态的次同步谐振分析的同步电机及网络方程接口。同时分别推导了5阶感应电动机及恒阻抗(Z)、恒电流(I)、恒功率(P)等负荷模型线性化方程。应用IEEE第一标准模型建立了包含上述负荷的次同步谐振分析的线性化模型,分析了ZIP等静态负荷以及感应电动机与恒阻抗构成的综合负荷对扭振模态阻尼特性的影响。分析结果表明,上述不同负荷模型导致了不同的扭振模态失稳,不考虑负荷模型的分析结果可能过于乐观,也不能找到一种负荷模型确保分析结果保守。     

不同负荷模型对湖南电网暂态稳定水平的影响

负荷模型是影响电网稳定分析结果的一个重要因素。湖南电力系统负荷特性研究后的综合负荷模型与传统负荷模型有相同的感应电动机比例及恒定阻抗比例，但感应电动机定子漏抗较小。利用电力系统综合分析程序和基于负荷特性研究后的负荷模型分析了湘鄂联络线的暂态输送能力、不同负荷水平下湘中负荷中心的暂态稳定水平；并与基于传统负荷模型的湖南电网暂态稳定水平进行了比较。结果表明，使用负荷特性研究后的负荷模型时，湖南电网暂态稳定水平得到了明显提高。     

三相重合时序对暂态电压稳定性的影响

发现合于永久故障时三相重合闸时序对系统暂态电压稳定性有较大影响,以单负荷无穷大系统为例探讨其机理.分别在恒阻抗、恒电流和恒功率3种静态负荷模型以及感应电动机动态负荷模型下,考虑故障点位置变化,推导出交流线路从发生三相短路至三相断路器跳闸、三相重合于永久故障直到后加速三跳的整个过程中,负荷侧母线电压的解析表达式.通过比较2种重合时序下的负荷侧母线电压发现,在恒阻抗、恒电流及动态负荷模型下,由远离负荷的线路首端重合,可增大负荷侧母线电压,动态负荷模型下还可减小保护再次跳闸时的电动机转差率,有利于提高系统暂态电压稳定性;而在恒功率负荷模型下,重合时序受故障位置影响,推导出了影响重合时序的故障距离解析式.鉴于实际系统中运行方式变化,提出了离线计算与在线结合的实用三相重合时序整定策略,以提高系统暂态电压稳定性.对单负荷无穷大系统和2010年南方电网的仿真结果验证了其正确性和有效性.     

暂态电压安全紧急切负荷控制优化研究

建立电力系统暂态电压安全分析的微分代数方程组模型,并推导出负荷采用三阶感应电动机并联恒阻抗模型时切负荷控制的表示方法.提出暂态电压安全紧急控制优化的数学模型:暂态电压安全约束包括防止系统发生暂态电压失稳和暂态电压延时恢复两个方面,目标函数为控制费用最小,控制变量为切负荷比例.采用轨迹灵敏度描述暂态电压安全约束函数与控制变量之间的近似线性增量关系,从而将优化控制模型转化为线性整数规划模型.并采用一种启发式优化算法求得模型的近似最优解.对IEEE 39节点系统的仿真计算验证了所提出模型和算法的正确有效性.     

河南电网送端和受端负荷模型对稳定极限的影响

分析了感应电动机负荷和恒阻抗负荷在暂态过程中的动态响应特性，说明负荷模型主要是通过有功特性对功角稳定性产生影响。通过对河南电网送端和受端负荷模型的调整及断面稳定极限的仿真计算，指出受暂态功角稳定性影响的送、受端断面稳定极限随电动机负荷的比例及定子电抗参数的变化而变化，且当相同的模型分别处于送端和受端时，其对暂态功角稳定性的影响不同。介绍了河南电网负荷特性数据库的建设和负荷模型测辨结果的应用情况，对今后的负荷模型分析和实测工作进行了展望。     

感应电动机负荷电压稳定性的研究与仿真

电力系统的电压不稳定现象正受到越来越多的关注。由于一个电力系统的负荷特性对其电压稳定至关键,因此本文对典型的动态负荷作了全面的研究与仿真,比较了恒功率负荷和应电动机负荷,研究了感应电动机负荷点的动态和暂态特性,对在稳定性分析中是使用感应电动机的高阶模型还是低阶模型作了对比,同时对感应电动机和恒电流负荷不同组成的动态特性也作了探讨。     

送端感应电动机负荷无功特性对送出极限的影响

通过分析计及转子电磁暂态的三阶感应电动机负荷模型在定子三相接地过程中的响应,指出位于系统送端的感应电动机负荷的无功倒送特性在一定时段内对系统送端电压有一定的支撑作用。分析了电压支撑作用对系统送出极限的影响。将华北电网典型送端张家口地区实测综合负荷模型(以感应电动机为主)应用于沙岭-昌平线极限切除时间的计算,并与采用不同比例ZIP负荷模型的计算结果进行比较,验证了理论分析的结果。说明张家口地区(送端)负荷模型对系统送出极限的灵敏度很高;动态负荷模型具有静态负荷模型难以模拟的特性。强调了在电网稳定计算中采用动态负荷的必要性,从无功角度研究了负荷模型在暂态稳定计算中的应用,提供了新的思路。