考虑配电网络的感应电动机负荷模型聚合方法研究

通过对考虑配电网络的感应电动机聚合方法进行理论研究,提出了一种新的感应电动机聚合方法:根据感应电动机的空载和转子堵转2种状态计算聚合感应电动机电气参数,根据配电变压器和配电线路消耗功率计算配电网系统电抗。通过对湖南长沙榔梨220kV变电站所供配电网络的等值分析,表明该方法是有效的、可行的。

接于高压母线的电动机负荷等值模型

在计及配电网电抗、低压无功补偿电容器作用的条件下,对仿真计算中接在较高电压等级的电动机负荷等值模型进行了理论推导。该等值模型在不改变电动机模型的情况下,仅需调整电动机参数和电动机初始负载率,即可等值描述接于高压母线的电动机的静态和动态特性。研究结果对电动机负荷模型参数选择提供参考。

感应电动机负荷参数对电力系统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。

计及感应电动机负荷的电力系统在线电压稳定指标

在任意时间断面上可以从某一负荷母线向系统看进去,将整个系统等值为一个电压源经输电线路向所研究的负荷母线供电的两节点系统,在此基础上计及动态感应电动机负荷,提出了负荷母线在线小干扰电压稳定指标。利用实时等值得到的系统等值电势和阻抗,经过简单的计算,可以得到被监测负荷母线的电压稳定指标。将系统中所有负荷母线的最小指标值作为该系统的电压稳定指标,该最小值所对应的母线为系统中的最薄弱母线。系统电压稳定指标与临界值0之间的距离反映了系统的电压稳定裕度。EPRI-36系统的数值仿真结果验证了该指标的有效性和准确性。所提出的指标克服了以往在线应用中基于潮流模型指标的不准确性问题,计算量小,适合于电力系统在线电压稳定分析与监测。

含电动机负荷的互联电力系统动态等值模型可辨识性分析

对大型互联电力系统进行动态等值可以显著地降低计算分析的工作量,但目前电力系统动态等值多采用简单模型,存在不能很好地反映系统动态特性的问题。为此,提出同时考虑发电机凸极效应和电动机负荷特性的动态等值模型来进行可辨识性分析。以两区域互联系统为例,首先给出计及发电机凸极特性和电动机负荷的区域系统动态等值模型,然后对非线性模型进行线性化。采用基于拉普拉斯变换的传递函数法分析模型的可辨识性。利用系统稳态条件,从理论上证明了所提出的动态等值模型的所有参数均是可以辨识的。

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。

计及电动机负荷的电力系统动态等值分析

现有的动态等值算法在发电机同调等值中没有计及电动机负荷动态特性对发电机的影响,其应用受到很大限制。从源?网?荷的角度提出一种能整体上评价各机组中发电机?电动机的动态特性的新方法。首先由系统初始潮流状态确定发电机?电动机研究子系统;然后利用戴维南等值参数将系统等值为2机系统,采用电气距离指标衡量两机之间的耦合强弱;再根据特征值分析法计算子系统中电动机特征值;最后应用距离最短法对各子系统中电气距离和特征值指标进行聚类分析,得到最终分群方案。通过对EPRI-36节点系统进行仿真,并与三取二法、离散Fréchet距离法分群结果进行对比分析,验证了其有效性。该算法能计及电动机负荷动态特性,物理意义明确,计算量小,实用性很强,尤其适合大规模互联电力系统。

感应电动机群负荷引起的电力系统机电功率振荡研究

为深入研究感应电动机群(induction motor group,IMG)负荷引起的电力系统机电功率振荡现象及其内在机理,首先构建含感应电动机群电力系统的线性化状态空间模型,并以此为基础进行稳定性分析。理论研究表明,当感应电动机群由多台相同或近似相同的电动机(inductionmotors,IMs)构成时,系统中感应电动机振荡模式(inductionmotor oscillation modes,IMOMs),按其在复平面上的位置可分为2类:重合或近似重合的振荡模式,以及独立分布的振荡模式。接着,提出一种预测指标,可判断独立振荡模式随感应电动机数量变化在复平面上的移动方向,进而评价系统阻尼状况。最后,通过IEEE 3机9节点算例系统对理论分析进行仿真验证,结果表明:独立振荡模式移动至复平面上不稳定区域时,将引发电力系统机电功率振荡,并导致负荷母线节点电压的大幅跌落。

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。

大惯性电动机负荷运行特性对油田区域配电网电压暂降影响仿真分析

油田配电网是保障供电可靠性与提高运行经济性的关键环节,电压暂降是表征供能质量的重要指标,油田配电网由电压暂降引起的电能质量问题日益突出,严重影响油田产量。油田典型用电负荷抽油机具有惯性大、周期运行等特点,电压暂降后会产生较大的反电动势,给电压暂降治理造成一定的难度。为了分析大惯性电动机负荷对电压暂降传播过程中的影响,将理论分析与电磁暂态仿真验证相结合,建立油田区域配电网简化拓扑图,对大惯性电动机负荷在电压暂降传播过程中的影响进行机理分析,利用电磁暂态仿真软件PSCAD进行仿真,验证了理论分析的正确性。

含异步电动机的孤岛微电网暂态稳定性问题研究

微电网是一个复杂供电网络,其内部负荷类型多样,大量动态负荷(如异步电动机)的接入必然会对微电网暂态稳定性产生不可忽略的影响。以一简单孤岛微电网系统为例,针对异步电动机负荷对其暂态稳定性的影响进行研究。通过介绍微电网中微源与异步电动机负荷的模型,分析了异步电动机带不同机械负荷类型时的暂态失稳过程。在PSCAD/EMTDC中搭建了相应仿真模型,通过时域仿真得到了异步电动机的极限故障切除时间,且发现在故障持续时间相同时,与等值的恒阻抗负荷相比,带异步电动机负荷时系统已经暂态电压失稳。此外,还通过仿真分析了不同参数对极限故障切除时间,以及多异步电动机对微电网暂态稳定性的影响。

河南电网重要负荷特性研究

电动机群负荷和电解铝整流负荷是电力负荷的重要组成部分。根据大扰动过程中电动机群负荷对系统稳定性影响较大的特点,在河南电网濮阳供电区的中原油田进行了110kV线路三相短路故障试验。针对电解铝整流负荷的电压特性,在河南电网焦作供电区沁阳铝厂进行了调节电压的小干扰试验。介绍了河南电网人工扰动试验的方案和实施情况。由于试验过程中严格按照试验方案和预定步骤操作,上述实验没有对河南主网的安全稳定运行造成影响,获得了完整清晰的试验数据,达到了预期的试验目的。

考虑厂用旋转负荷贡献的发电厂惯量修正估计

在传统的电网惯量和频率稳定评估中,忽略了发电厂内部异步电动机负荷的惯量贡献,可能导致评估结果产生偏差。基于此,研究了常态下、考虑旋转负荷贡献的发电厂惯量修正估计方法。将发电厂及内部电动机负荷等效为一个整体,利用出口母线的有功/频率常态化小扰动数据估计发电厂等效惯量。针对发电厂等效惯量为时变参数的特点,提出应用受控自回归模型和基于可变遗忘因子的递推最小二乘辨识算法估计惯量参数。算例验证结果表明:所提出的辨识模型精度较高,能适应小扰动输入/输出数据的参数辨识。考虑电动机旋转负荷的惯量贡献时,发电厂等效惯量和系统等效惯量均存在差异,并具有时变特性,获得的修正惯量能更客观地评估发电厂惯量和系统惯量。

船舶典型电力负荷模型仿真验证研究

电力负荷是船舶电力系统的重要组成部分,目前对于船舶发电机组以及配电网络的仿真模型研究取得了较多的成果,但在电力负荷仿真模型方面,还有待补充完善。建立船舶电力负荷模型的难点在于船舶电力负荷数量多、特性差异大,很难建立一个通用的模型反映所有电力负荷的特性。需要根据电力负荷的特性,进行合理的归类和简化,通过建立典型电力负荷模型,初步反映船舶电力负荷的特性。本文对船舶电力负荷的分类进行了初步研究,根据负荷的状态分为电动机负荷和静止负荷,并建立了相应的仿真模型。通过具体算例验证了恒阻抗负载,恒电流负载,以及恒功率负载和电动机负载仿真模型的正确性,本文的研究成果丰富了船舶电力系统仿真模型的基础,为进一步开展船舶仿真研究奠定了基础。

动态负荷模型对电力系统暂态稳定的影响

研究了暂态过程中电动机负荷吸收功率波动的机理,故障后不同负荷模型的功率恢复特性,并针对参数和负荷完全对称的两区域四机系统,使用BPA仿真研究了送、受端不同电动机负荷比例下,故障后系统的波动情况,从而得到了该模型下送、受端电动机负荷模型对系统暂态稳定性影响不同的结论。该结论对进一步研究负荷模型影响系统暂态稳定性和小扰动稳定性具有参考价值。

基于ZM综合负荷模型地区电网静态电压稳定分析

提出一种适用于地区电网静态电压稳定分析计算的改进奇异值分解法。该方法在形成雅可比矩阵时，考虑了ZM综合负荷模型的稳态特性对电压稳定的影响，通过对扩展雅可比矩阵进行奇异值分析，得到弱稳定节点和静稳裕度。通过算例仿真验证了该方法的有效性和合理性，算例结果表明考虑动态设备的稳态特性后的分析结果更能反映电网的真实状态，从而有利于电压稳定控制决策。

新型电力系统综合负荷广义离散等值模型

针对新型电力系统中不同组成、不同复杂程度的综合负荷,亟需一种通用的模型结构来满足新型电力系统在线安全分析精度的要求。对含电动机负荷和静态负荷的综合负荷模型进行研究,分别建立新型电力系统下考虑电压相角变化和忽略电压相角变化的综合负荷广义离散等值模型,得到综合负荷广义离散等值模型的参数,并分析模型参数与电力系统各元件的内在联系以及各模型系数间的物理特性。通过CEPRI-36节点系统的仿真对比验证了所建模型的普适性和有效性。

基于自适应下垂控制的微电网控制策略研究

感应电动机负荷的起动和功率变化对微电网孤岛运行时的电能质量及功率平衡影响较大,因此提出了一种自适应暂态下垂控制方法。该方法在传统下垂控制中引入暂态分量、功率与下垂系数的一次函数项,以改善下垂控制的动态性能和均流效果。针对含有感应电动机负荷的微电网,采用基于分层控制结构的自适应暂态下垂控制和PQ控制相结合的协调控制策略。利用PSCAD/EMTDC进行仿真实验,仿真结果验证了所提自适应下垂控制方法的正确性和微电网协调控制策略的有效性。

含多分布式电源的微网暂态稳定分析

研究了微网内多个分布式电源采用P-f和Q-V下垂控制与PQ控制相结合的控制策略时微网的暂态稳定性。P-f和Q-V下垂控制为三环控制器,能控制独立运行微网的频率并实现微网内负荷功率共享。PQ控制为双环控制器,能控制使分布式电源输出功率等于参考功率。研究了微网在联网与孤岛运行两种模式下电动机负荷起动及功率变化、发生三相短路故障时微网的暂态稳定性,分析了各分布式电源的控制方法对微网稳定性的影响,得到了不同电动机负荷比例与临界故障清除时间的关系。