考虑频率特性的感应电动机负荷模型的对比研究

以往主要研究负荷的电压特性,很少研究频率特性。而在小电网或者薄弱电网频率可能有明显变化,所以需要研究电力负荷的频率特性。给出考虑频率特性的五阶电动机负荷模型和新三阶实用电动机负荷模型,提出两种负荷模型的参数辨识方法,通过蚁群算法辨识其中的重点参数。结合仿真算例,分别对比考虑和不考虑频率变化时的五阶电动机负荷模型、新三阶实用电动机负荷模型,还对比了两种负荷模型。根据新疆电网的实际扰动数据,对考虑频率特性的必要性进行了校验,结果表明,考虑频率特性所得参数辨识结果更精确、拟合效果更好,考虑频率特性时五阶电动机负荷模型效果更好。     

计及频率变化的感应电动机负荷特性分析

对于异步联网系统中网架结构比较薄弱的省网系统或者系统解列后形成的孤岛,发生故障时会引起比较大的频率波动,在此情况下对感应电动机进行建模时考虑其频率特性尤为重要。基于感应电动机一阶机械暂态模型,利用解析法分别推导出不同负载特性下稳态及动态转差率关于系统频率的表达式,并在此基础上计算吸收的有功功率和无功功率,进而分析感应电动机的功率-频率特性。在MATLAB中建立感应电动机五阶电磁暂态仿真模型,仿真分析不同负载特性感应电动机的功率-频率特性。仿真结果与理论推导结果吻合,验证了在简化模型下推导得到的感应电动机频率特性解析式的正确性和有效性。     

复杂电力大系统的递阶结构化模型及自相似特性

在完整考虑实际电力系统中分层/递阶控制结构与元件的复杂非线性特征的基础上，建立了递阶电力系统的结构化模型。其结构化特征主要体现在递阶系统模型具有统一的变量定义(内、外接口变量的定义)和统一的形式(包括整体表示和分解表示)，同时递阶系统的结构可根据实际需要灵活划分(即可将系统划分为主系统、子系统、第2代子系统，……，直至元件，并且可任意组合、重新划分)。此外，所建立的递阶系统模型还具有明显的结构自相似特性与数学模型自相似特性。为新一代递阶控制的结构与方法研究打下了坚实的基础。     

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。     

计及频率特性的感应电动机参数变化对负荷特性的影响

对于网架结构比较薄弱的省网系统或者系统解列后形成的孤岛,发生故障时会引起比较大的频率波动。感应电动机作为电力系统动态负荷的主要成分,进行建模时考虑其频率特性尤为重要。基于感应电动机数学模型,考虑恒机械转矩、恒机械功率和变机械转矩等不同负载特性,在计及频率特性的情况下,通过解析法得到感应电动机转子滑差、有功功率和无功功率的表达式。当感应电动机的定子电感、转子电感、励磁电感和转子电阻变化幅度分别为±30%时,分析负荷特性参数变化对不同频率下的感应电动机吸收有功功率和无功功率的影响。利用Matlab建立感应电动机五阶电磁暂态仿真模型,仿真分析感应电动机参数变化对负荷特性的影响。将理论计算与仿真实验的结果进行对比,验证了所提方法的正确性。     

配电网中感应电动机动态模型的比较分析

感应电动机是电力系统中最常见也是所占比例最大的一类负荷,建立合理、简化的感应电动机动态负荷模型,准确反映其动态行为对电网的冲击,在电力系统运行和规划中具有重要意义。以经典的感应电动机五阶电磁暂态模型为基础,忽略定子绕组的暂态过程,可以得到三阶机电暂态模型;在三阶机电暂态模型的基础上忽略转子的暂态过程,可以得到一阶机械暂态模型;当不考虑运动方程的暂态时,可以得到另一种一阶模型,即一阶电压暂态模型。在Matlab/Simulink中搭建这四种感应电动机模型,对不同电压扰动下的动态响应进行仿真,并对其响应曲线进行比较分析,得出相关结论。     

适应频率变化的双馈风电机组稳定分析改进模型

为分析变速恒频风电机组在不同电网频率下的稳定性,提出了考虑适应电网频率变化的双馈风电机组小干扰稳定性的电磁暂态模型。首先,分析了双馈感应发电机现有常规电磁暂态模型不含电网频率导数项,不能反映电网频率变化的问题,提出了双馈感应发电机改进转子暂态电动势的表达式,并建立了含变流器控制系统在内的双馈风电机组小信号改进模型。其次,采用特征值方法,对不同电网频率运行下采用改进及常规双馈感应发电机电磁暂态模型时的系统特征值进行计算与稳定性分析。最后,建立考虑电网频率变化的双馈风电系统时域仿真模型,分别对不同电网频率及不同负荷扰动下的风电机组有功功率和转速特性进行仿真。理论分析及仿真结果表明,相对常规电磁暂态模型,所提出的双馈风电机组改进模型对电网频率变化更为敏感,可适应频率变化的双馈风电机组小干扰稳定分析。     

SVC对电力系统频率稳定性影响的仿真分析

用Matlab软件建立电力系统仿真模型,负荷模型包括异步电动机模型和恒阻抗静态模型,静止无功补偿器(SVC)采用一阶线性化实用模型,对系统遭受双回线永久断一回线和系统负荷突然剧增这2种典型大干扰后SVC动作对系统频率造成的影响进行仿真和分析,包括SVC出力大小、动作时间及控制策略的影响。针对断一回线故障,当负荷端电动机比重较小时,SVC可使频率稳定在额定值。对系统在不同调频能力下负荷剧增时所做的频率变化仿真表明,SVC对系统的频率稳定性产生负面影响,SVC无功出力越大,则频率质量越差,当系统调频能力较弱而SVC无功出力很大时,会加速系统的频率崩溃。因此,在SVC的控制系统中应引入频率反馈,当监测频率低于某一定值时,应减少SVC出力至合理值。     

双时间尺度电力系统动态模型降阶研究(一)——电力系统奇异摄动模型

电力系统是一个时间尺度的大规模非线性系统，其稳定性分析非常复杂，为提高稳定计算的效率，对复杂的电力系统模型进行化简，以实现系统化降阶非常必要。文中以电力系统物理电路为基础，导出了一个计及电磁快动态的电力系统奇异摄动模型。推导中，以感应电动机并联线性阻抗为负荷模型，并考虑了线路充电容与负荷补偿电容，该模型是一个标准的双时间尺度模型，为电力系统的系统化降阶与分析奠定了基础。     

双时间尺度电力系统动态模型降阶研究(一)——电力系统奇异摄动模型

电力系统是一个多时间尺度的大规模非线性系统，其稳定性分析非常复杂。为提高稳定计算的效率，对复杂的电力系统模型进行化简，以实现系统化降阶非常必要。文中以电力系统物理电路为基础，导出了一个计及电磁快动态的电力系统奇异摄动模型。推导中，以感应电动机并联线性阻抗为负荷模型，并考虑了线路充电电容与负荷补偿电容。该模型是一个标准的双时间尺度模型，为电力系统的系统化降阶与分析奠定了基础。     

负荷模型动态特性不确定性对低频振荡的影响

对电力负荷的动态特性对低频振荡的影响进行研究。采用由1个感应电动机与1个静态负荷并联而成的综合负荷模型，考虑在建模过程中存在负荷参数辨识误差及负荷特性估计的不准确造成的不确定性，研究动态负荷所占比例和电动机惯性时间常数对电力系统低频振荡频率和阻尼的影响。通过对一个4机2区域系统的典型实例进行研究分析，得出了一些有意义的结论。     

基于富氏滤波测频算法的改进研究

在传统的基于富氏滤波频率跟踪算法的基础上,应用电力系统频率暂态模型对其测量误差进行详细分析,提出了改进的频率跟踪实用算法。新的算法有效地补偿了富氏滤波的时间响应对频率测量造成的影响,提高了算法的暂态测频精度。其程序和计算非常简单。数值仿真及实际应用表明,该算法可以满足系统安全自动装置频率测量的要求。     

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.     

考虑铁损的异步电机仿真建模

指出了MATLAB／Simulink电气系统模块库所提供的异步电机仿真模型存在的问题，推导出两相静止坐标系下考虑铁损的异步电机动态数学模型，进而建立了基于Simulink平台考虑铁损的三相异步电机仿真模型。仿真实例验证了该模型能真实地反映电机实际物理过程，具有稳定性好，简单易于实现，可多提供电机内部物理量等优点。     

考虑铁损的异步电机仿真建模

指出了MATLAB/Simulink电气系统模块库所提供的异步电机仿真模型存在的问题,推导出两相静止坐标系下考虑铁损的异步电机动态数学模型,进而建立了基于Simulink平台考虑铁损的三相异步电机仿真模型.仿真实例验证了该模型能真实地反映电机实际物理过程,具有稳定性好,简单易于实现,可多提供电机内部物理量等优点.     

基于最优估计的双馈异步风力发电机最大功率控制

双馈异步风力发电（doubly-fed induction generator简称DFIG）技术是目前风力发电的主导技术。针对DFIG的功率解耦控制,提出了基于最优估计的最大功率控制方法,解决了传统控制技术中最大功率捕捉的问题。设计了基于该方法的MATLAB仿真系统。从仿真实验结果可以看出该方法的正确性和实用价值。     

马达负荷模型对华东电网暂态稳定性的影响分析

以华东电网为研究对象,采用中国电力科学研究院推荐的马达模型和参数,仿真比较了马达负荷模型的动态特性,分析了马达负荷模型对电网暂态稳定仿真结果的影响及原因,认为在电力系统暂态稳定仿真中,送端电网采用马达负荷模型有利于提高稳定水平。