[发明专利]一种适用于短路电流计算的负荷建模方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统一种建模方法，具体涉及一种适用于短路电流计算的负荷建模方法。

背景技术

随着电网互联程度的不断提高和网架结构的不断加强，短路电流超标问题日益突出。倘若短路电流计算结果过于保守，则需要大量投资更换更高遮断水平的断路器，电网运行经济性较差；计算结果过于乐观，则系统的安全稳定运行存在隐患。调研结果表明：国内电网公司运行、规划部门对短路电流计算条件的选择存在一定差异。前期研究表明：不同的边界条件对系统短路电流计算结果的影响是不同的，其中负荷的影响较大。因此，亟需深入研究负荷模型对短路电流计算结果的影响。

电力系统负荷模型一般可以分为静态模型和动态模型。静态模型主要有ZIP模型、多项式模型和幂指数模型。动态负荷模型主要有机理式负荷模型和非机理式负荷模型。由于电动机负荷在总的负荷中占有较大比例，所以机理式负荷模型常用电动机负荷模型来表示。非机理式负荷模型是将负荷看作是一个输入量为电压和频率，输出量为有功和无功功率的“黑箱”，采用系统辨识的方法来确定其输入输出特性。一般有传递函数模型，差分方程模型，神经网络模型等。

目前，电力系统稳定计算常采用静态负荷模型和动态负荷模型相结合的形式，即采用ZIP模型和电动机模型相结合来描述系统总的负荷模型。2005年，申请人提出了考虑配电网络的综合负荷模型(Synthesis Load Model，简称SLM)的技术方案，该技术方案可以方便地模拟负荷元件和供电系统，包括配电网络、无功补偿，以及接入低压电网的发电机。同时应该指出，SLM负荷模型依赖于较为详细的综合统计。当负荷地区不具备统计条件时，使用该负荷模型将较为困难。对于短路电流计算而言，常用于电网的规划设计与运行校核阶段。要求负荷模型建模周期短，可实用性强。因此，常用的适用于暂态稳定计算的负荷模型表现出一定的不足，亟需研究提出适用于短路计算的负荷建模方法。

本申请人通过进一步研究发现，静态负荷模型不提供短路电流，对于远端短路点的短路电流有分流作用。其中恒阻抗负荷分流效果最为不明显，恒功率负荷分流效果最为明显；感应电动机反馈的短路电流大小与电动机容量成正比；考虑磁路饱和特性使得电动机反馈电流增大；从理论上讲，并非所有的电动机均反馈短路电流，需要依据其内电势与端电压的大小判定；

本申请人进一步通过动模实验及仿真计算表明：负荷反馈短路电流大小与电动机所占比例直接相关。电动机负荷比例越大，反馈短路电流水平越高。对于接入低压或中压的小容量电动机，其反馈到220kV电网的周期分量初值较小，且衰减较快，因而可以忽略其影响；对于接入中压的大容量电动机，考虑到其交流时间常数较大，衰减较慢，故可以计算220kV及以上电压等级母线短路电流时考虑其影响，并计及衰减特性。

申请人研究发现有采用机电暂态三阶模型中因为参入了过多的参数和考量因素，导致计算过程复杂，而且计算结果也并不具有更突出的参考价值，所以负荷模型建模周期短，可实用性强的要求一直未能得到满足。

发明内容

本发明的目的在于针对短路电流计算过程中负荷建模较难使用的现状，提出一种负荷建模方法。该方法较暂态稳定计算负荷建模更易推广实用。

本发明提供了一种适用于短路电流计算的负荷建模方法，该方法包括如下步骤：1)调研一定区域内接入6kV、10.5kV电动机的比例；2)根据步骤1)的结果，以该区域内220kV区域电网为基准，调整电动机的比例；3)根据步骤2)的结果，调整负荷模型内电动机的实际比例，采用机电暂态三阶模型来建立负荷模型；4)根据步骤3)的结果，计算短路电流水平，其特征在于忽略静态负荷模型的影响。

本发明的计算电网短路电流的负荷建模优选方法中，动态负荷模型等值在220kV站的110kV母线侧。

本发明提供的再一优选的计算电网短路电流的负荷建模方法中，忽略接入380V的低压感应电动机的影响。

本发明提供的第三优选计算电网短路电流的负荷建模方法中，模型中只计入6、10kV电压等级的中压电动机的台数、容量、以及投入使用的比例。

本发明提供的第四优选计算电网短路电流的负荷建模方法中，电网中压电动机实际投入容量占负荷总量的比例由电网实际情况决定。

本发明提供的第五优选计算电网短路电流的负荷建模方法中，计算模型参数延续使用II型马达参数。