[发明专利]一种计及系统稳定性和电磁特性的电动机聚合方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统电动机聚合方法，具体涉及一种计及系统稳定性和电磁特性的电动机聚合方法。

 

背景技术

电力负荷是电力系统的重要组成部分，电力负荷模型对电力系统中的潮流计算、短路计算、稳定安全分析等具有一定的影响，负荷建模已经成为制约电力系统仿真计算结果精确度和可信度的关键因素。

感应电动机是电力负荷（特别是工业负荷）中最重要的动态成分，其模型参数对电力系统仿真精度，尤其是对暂态稳定仿真精度，有着重要的影响。鉴于电动机数量庞大，类型众多，地点分散的特点，且受计算机存储容量，计算时间的限制，在实际的仿真过程中，既无必要也不可能对供、配电网络上的所有电动机进行一一建模，通常用单台或两台等值电动机模拟一群电动机的负荷特性。对于大型的电动机，q轴暂态电势是电动机动态特性的主导因素，因此，为提高聚合的精确度，对电动机进行聚合时有必要考虑电动机的电磁暂态特性。然而现阶段针对电动机聚合的研究大多未考虑其电磁暂态特性，导致聚合精确度不高，而少数基于暂态模型的聚合方法往往计算复杂，精确度受参数初始值的影响较大。

另一方面，电动机参数不同，其系统稳定性也不相同，且各参数对系统稳定性的影响大小也各不相同，在一定程度上会影响聚合精确度。

 

发明内容

本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为提供一种计及系统稳定性和电磁特性的电动机聚合方法，该方法不仅具有较高的精确度，且计算量小。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种计及系统稳定性和电磁特性的电动机聚合方法，其步骤如下：

第一步，确定电力系统暂态稳定计算用的网络，从电力系统能量管理系统采集网络数据、发电机及其调节系统动态参数数据以及电力负荷的动态参数数据；

第二步，针对各负荷母线处所接的感应电动机群采用计及系统稳定性和电磁特性的电动机聚合方法进行参数聚合，得到各负荷母线处等值感应电动机；

第三步，利用系统的实时潮流数据、预想事故集和包括等值感应电动机的动态参数在内的等值负荷的动态数据进行暂态稳定计算，得到预想事故集下系统暂态稳定与否的结论，并基于此做出安全控制决策；

其中，在第二步中，感应电动机参数聚合的具体步骤如下：

首先，根据影响电力系统稳定的主要电动机参数，将电动机分为两组；

然后，根据各电动机的实际运行工况，综合考虑电动机转子电磁、机械特性，求解聚合电动机的初始滑差；

最后，求解聚合电动机的电气参数，包括定子电抗、转子电抗、励磁电抗、转子电阻以及惯性时间常数。

进一步地，电动机的具体分组步骤如下：

电动机参数对电力系统稳定性的影响大小依次为：初始滑差、转子电阻、定子电抗、转子电抗，而电动机的临界滑差综合反应出转子电阻、定子电抗、转子电抗等电气参数对系统稳定性的影响，对系统稳定性的影响较大。因此，选取初始滑差和临界滑差这两个参数作为电动机分组的特征向量，通过谱系数聚类法，将系统稳定性好的电动机聚类为一组，系统稳定性差的电动机聚为一组；

其中，初始滑差s可通过电动机的负载率求解得到，其求解步骤如下：

感应电动机的负载率L_FM为电动机实际吸收的功率与其额定容量的比值，即：

                      P = L_FM × Sr                           （1）

式中：P为电动机实际吸收功率；Sr为电动机的额定有功功率；忽略定子电阻，电动机吸收的有功功率P为：

                                                                                   （2）

式中：R = R₂/s，R₂为电动机的转子电阻；，，X₁为电动机的定子电抗，X₂为转子电抗，X_u为励磁电抗。

结合（1）~（2）而可直接通过电动机的负载率L_FM求解出各电动机的初始运行滑差s；

临界滑差s_cr的求解步骤如下：

电动机的临界滑差计算公式如下：

                                         （3）