3种感应电动机综合负荷模型的比较

感应电动机综合负荷模型晃电力系统动态计算和稳定分析等的基础,已提出了多种模型,文中从计算精度、参数获取以及应用场合等角度对３种感应电动机综合负荷模型（即三阶机电暂态模型、一阶机械暂态模型以及一阶电压暂态模型）进行比较,为应用和选择提供了参考依据。     

感应电动机负荷参数对暂态电压稳定性的影响

以简单电力系统为研究对象,采用考虑机电暂态过程的三阶感应电动机负荷模型,通过时域仿真分析了输电线路电抗、负荷母线并联补偿容抗和感应电动机负荷参数的变化对电力系统暂态电压稳定极限切除时间的影响。分析结果表明:上述参数对电力系统暂态电压稳定性都有影响,其中,输电线路电抗、感应电动机负荷的比例、定子电抗、转子电阻、转子电抗、转子初始滑差等参数对电力系统暂态电压稳定性的影响较大。     

计及不对称故障影响的感应电动机负荷模型解析算法

针对三相对称正序电压的仿真计算模型无法准确模拟感应电动机负荷动态特性的问题，提出一种计及不对称故障影响的感应电动机负荷模型解析算法。首先，基于转子一阶机械暂态方程获取感应电动机的转差率，再开展各项运算分析以获取扰动后感应电动机的电流变化和功率响应；然后，从电压稳定性和参数可辨识性角度，比较三阶机电暂态模型和一阶机械暂态模型的精度；最后，基于PSCAD/EMTDC平台搭建模型，对不同故障电压跌落场景下感应电动机的动态响应进行仿真分析。仿真结果表明，所提的解析算法能够获得不对称故障影响下感应电动机的动态响应且具有计算准确性和快速性的优势。     

一种极坐标系的感应电动机三阶机电暂态模型

感应电动机负荷模型是电力系统暂态计算和稳定性分析的基础。通过理论推导计算,提出一种基于极坐标表示的感应电动机三阶机电暂态仿真模型。首先将感应电动机的转子暂态电动势相量表示为极坐标形式,然后将暂态电动势幅值和相角分别对时间求导,最后结合转子运动方程得到极坐标系下的三阶机电暂态模型。以IEEE 9节点系统为算例进行时域暂态计算,从动态功率响应特性及其故障恢复过程中对负荷母线电压影响的两个角度,与PSD-BPA机电暂态仿真程序仿真结果进行比较,验证了所推导电动机模型的准确性和有效性。     

静止无功补偿器对感应电动机负荷电压稳定性的影响

以简单的两节点系统为研究对象,采用考虑机电暂态过程的三阶感应电动机负荷模型,详细分析了静止无功补偿器（SVC）在小扰动和大扰动情况下对系统电压稳定性的影响。仿真结果表明,在小扰动情况下安装SVC可以提高感应电动机负荷的最大负载转矩和电压水平;在大扰动情况下能够减小故障对暂态电压稳定产生的影响,并且能够延长暂态电压稳定的极限切除时间,提高系统的暂态稳定性。     

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。     

基于单点最优辨识的综合负荷广义感应电动机模型

基于现场实测负荷数据的动态辨识,在三阶感应电动机动态模型的基础上,提出一种基于单点最优辨识策略的综合负荷广义感应电动机模型.将实测响应与基本感应电动机模型响应在同时刻的差值作为内反馈附加到模型输出,构成一种广义感应电动机模型,实现了模型响应对实测响应的最佳拟合.建模实践表明,该模型对暂态过程的描述能力强、辨识效率高、参数分散性小.其优良的性能对负荷建模的实用化具有重要意义.     

计及感应电动机负荷的静态电压稳定性分析

该文建立计及感应电动机机电暂态过程的单负荷无穷大系统的小干扰电压稳定分析数学模型，分析了感应电动机负荷参数变化对小干扰电压稳定性的影响。以简单系统为例，说明了基于潮流模型的静态电压稳定指标的共同物理本质，文中通过不同感应电动机负荷参数的小干扰稳定分析和时域仿真，对基于潮流模型的静态电压稳定指标进行了准确性分析。分析结果表明：以前基于潮流模型的静态电压稳定指标忽略了电力系统的动态负荷因素，其指标认为是电压稳定的系统却可能发生电压失稳，因此，基于潮流模型的静态电压稳定指标是不准确的。该文提出的小干扰电压稳定分析数学模型是电压稳定的一种简化分析，在实时等值系统的基础上具有在线应用的前景。     

考虑负荷动态模型的在线小干扰电压稳定指标

对电力系统在任一时间断面上从某个负荷母线向系统侧看进去的部分进行戴维南等值,并对负荷采用三阶感应电动机并联恒阻抗动态模型,分析该负荷节点的小干扰电压稳定性。通过对负荷节点PV曲线上的平衡点进行小干扰分析的结果表明,等值系统的小干扰电压稳定性本质上是负荷中感应电动机部分的静态稳定性,感应电动机部分采用三阶模型和一阶模型得到系统平衡点的小干扰电压稳定性是一致的,因而文中采用一阶模型条件下所推导出的系统在线小干扰电压稳定状态指标的解析表达式,能表征系统当前运行点各个负荷节点的电压稳定程度。IEEE39节点系统的计算结果表明该指标正确、有效、计算简便。     

感应电动机参数对小干扰电压稳定影响

以简单经典两节点电力系统为研究对象,采用考虑机电暂态过程的三阶感应电动机负荷模型,建立系统的小干扰微分方程组,应用系统状态矩阵的特征值和分岔理论来分析了感应电动机参数对系统电压稳定性的影响。分析结果表明：综合负荷中定子电阻和电抗、转子电阻、励磁电抗、感应电动机恒定转矩所占的比例较大时,转子电阻、与机械特性有关的指数较小时的感应电动机更易出现电压失稳。     

电力系统功角失稳与局部感应电动机失稳相互影响机理分析

在电力系统负荷中,感应电动机负荷占有很高的比例,其动态响应直接影响着系统稳定特性。电压失稳会引起感应电动机堵转失稳,因此部分观点将感应电动机失稳等同于暂态电压失稳。通过理论分析发现,电压失稳并非诱发感应电动机失稳的唯一因素,暂态过程期间发电机群的功角摆动同样具有较大影响。当电力系统受到扰动冲击后,暂态不平衡能量在机群摇摆过程中被系统消纳,机群功角摆开造成系统等效戴维南电势降低,直接影响负荷感应电动机电磁转矩,可能造成自身速度失稳。通过实际电网算例验证了理论研究的准确性。因此,运行人员应当全面研究系统的电源分布、网架结构和负荷特性,预判系统真正面临的风险点,采取对应的安全稳定防范措施,保障电网的安全稳定运行。     

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。     

多时间尺度电力系统的模型降阶及稳定性分析:(二)电力系统的降阶与中长期失稳

从元件的基本方程出发 ,导出了电力系统的三时间尺度模型。利用慢流形和快流形的概念 ,研究了电力系统三时间尺度动态模型降阶的条件。在感应电动机并联线性阻抗的负荷模型下 ,证明了在静态稳定和暂态稳定分析中略去发电机定子绕组阻尼磁链和负荷感应电动机转子绕组磁链动态的合理性 ;证明了在静态稳定分析中固定发电机组原动机力矩的合理性 ;通过一个利用固定负荷慢动态的降阶模型判断暂态稳定性导致误判的实例 ,说明了在暂态稳定分析中随意地固定负荷慢动态是不可取的 ,并指出未建模负荷慢动态是造成电力系统发生中长期失稳的原因     

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。     

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。     

计及多感应电动机的微电网暂态电压稳定仿真

为分析多感应电动机起动对微电网暂态电压稳定性的影响,设计了微电网电压稳定性控制策略,确立了感应电动机负荷数学模型并在Matlab/simulink软件中建立了风光柴储的微电网。针对孤网条件下多感应电动机不同时间叠加启动的暂态过程进行了仿真,结果表明,感应电动机启动瞬间对微电网电压冲击较大,增大多感应电动机叠加启动时间可有效提高微电网暂态电压稳定性;感应电动机负荷总容量一定时,每个感应电动机负荷容量越小电压稳定性越好。     

电力系统数字仿真负荷模型中配电网络及无功补偿与感应电动机的模拟

提出了电力系统负荷模型中统一模拟配电网网络、无功补偿和感应电动机的模型，该模型可以简化电力系统仿真中配电网络的模拟，提高了配电网络中感应电动机模型的精度；同时提出了一种确定配电网络无功补偿容量的简便算法。所提出的模型和算法已在PSD电力系统分析软件工具(PSD Power Tools)中的中国版BPA暂态稳定程序和电力系统全过程动态仿真程序中实现，该程序可根据配电网络的综合阻抗和指定的电动机机端电压与系统母线电压的比值系数，自动求得无功补偿量和无功补偿电抗值。模型和算法可以提高电力系统仿真中计及配电网络和无功补偿的感应电动机模型的精度。并得到了验证。     

电力系统综合负荷模型简化方案及辨识参数集选取

负荷是电力系统的重要组成部分,建立合理的负荷模型对电力系统安全稳定分析和实时监控具有重要意义。目前综合负荷模型被广泛采用,但完整描述其动态特性需要十余个参数,在线辨识全部参数几乎不可能。文中从综合负荷模型状态方程入手,在保证暂态响应近似相等的准则下提出一种综合负荷模型简化方法,并在此基础上分析不同的参数对负荷动态特性的影响以及参数之间的相关关系,最终选取了感应电动机比例、电动机暂态电抗、电动机稳态滑差以及电动机转子时间常数组成辨识参数集,并通过仿真验证了相关结论。     

基于感应电动机网荷互馈特性的暂态电压失稳机理探析

<正>确认识电压失稳机理是进一步对电力系统电压稳定问题进行深入研究的关键。分析了网络视在功率传输特性和感应电动机负荷特性,揭示了以感应电动机为核心的暂态电压失稳正反馈动态过程。将与滑差相关的感应电动机负荷及网络视在功率传输的相互作用关系定义为感应电动机网荷互馈特性,并据此进一步分析了含有感应电动机负荷的系统电压崩溃过程,明确了基于感应电动机网荷互馈特性的暂态电压失稳机理,提出了感应电动机负荷电压失稳判据,构建了简单系统算例验证分析结果。分析表明,以感应电动机为核心的电压失稳正反馈动态过程是系统暂态电压失稳的重要环节;将感应电动机故障切除时滑差对应的恢复电压作为判断感应电动机电压稳定的必要条件,能够提高暂态电压失稳判定的准确性与适用性。所述电压稳定判据为预防电压失稳现象的发生和制定电压失稳解决措施提供了有力的理论支撑。     

考虑异步电动机的动态电压稳定特征值指标

为更加精确、快速地判断系统动态电压稳定性,提出了系统动态电压稳定的特征值指标IDVSE(dynamic voltage stability eigenvalue index),并计及异步电动机负荷三阶机电暂态模型,对异步电动机负荷进行暂态等效和特征值分析,进而判断系统动态电压稳定性。该指标克服了动态电压稳定指标的不精确性和计算量大等问题。BPA软件对IEEE30系统的时域仿真结果验证了该指标的有效性和准确性。