[发明专利]扰动恢复中500kV辐射状供电网络负荷最大无功需求快估方法

权利要求书

1.一种扰动恢复中500kV辐射状供电网络负荷最大无功需求快估方法，方法中所需基础数据有：

1，500kV变电站主变台数n和高压母线短路电流水平Id，单位kA；

2，正常运行时变电站主变高压侧有功P，单位MW，以及综合负荷中感应电动机的有功占比K_P；

3，感应电动机惯性时间常数T_j，负载率K_L，等值电路标幺参数：定子电阻R_s，定子电抗X_s，励磁电抗X_M，转子电抗X_R，转子电阻R_R；

4，故障持续时间Δt；

所述方法需要使用以下基本公式：

1)感应电动机基本公式

感应电动机等值为：依次串联的定子电阻R_s、定子电抗X_s、转子电抗X_R和可变电阻R＝R_R/s，在转子电抗X_R和可变电阻R＝R_R/s两端设有励磁电抗X_M；

感应电动机等值阻抗Z计算如式(1)：

定义变量如式(2)：

则感应电动机等值导纳Y计算如式(3)：

其中，

感应电动机运行电压为V时，消耗的功率P+jQ计算如式(5)：

2)电气元件等值阻抗计算公式

若电气元件运行电压为V，消耗的功率为P+jQ,则该电气元件的等值阻抗Z＝r+jx计算如式(6)：

其特征是，所述方法包括以下步骤：

S1,稳态条件下运行数据计算

S1.1主变综合负荷等值阻抗计算

根据基础数据中正常运行时变电站主变高压侧有功P，单位MW，并认为P即为主变10kV侧综合负荷消耗的有功功率，功率因数为0.95，得已计及并联电容的主变10kV侧综合负荷消耗的无功Q＝P·tg(cos^-1(0.95))；取综合负荷运行电压V＝1p.u.,根据式(6)求得主变10kV侧综合负荷等值阻抗Z_Σ0；

S1.2感应电动机等值阻抗标幺值计算

取感应电动机端电压V＝1p.u.，有功功率P＝K_L p.u.，根据式(2)和式(4)，并令：

求得正常运行时感应电动机转子等值电阻：

感应电动机初始转差：

由式(1)计算感应电动机等值阻抗标幺值Z_M*；

S1.3恒阻抗负荷等值阻抗Z_Z

根据基础数据中给出的正常运行时变电站主变高压侧有功P，单位MW，及综合负荷中感应电动机的有功占比K_P，知K_P·P为电动机消耗的有功功率，根据Z_M*对应的功率因数角，求得电动机消耗的无功

从主变总负荷功率中减去感应电动机消耗的功率，得恒阻抗负荷消耗的功率，再利用(6)求得恒阻抗负荷等值阻抗Z_Z；

S2,500kV变电站供电网络等值电路相关参数计算；

S3,故障切除时刻相关参数计算；

S4,主网故障时500kV主变综合负荷最大动态无功需求估算

将U⁽¹⁰⁾代入(5)式中无功计算式，得500kV主变综合负荷中各种感应电动机动态无功最大值，求和，即为主网故障时500kV主变综合负荷最大动态无功需求；

所述的步骤S2具体为：设500kV变电站供电网络的通常形式为：500kV变电站向220kV变电站供电，220kV变电站10kV侧接有综合负荷；220kV变电站再向110kV变电站供电，110kV变电站10kV侧接有综合负荷；

将通常形式等值为：主网供电电源经过变比1：E的理想变压器串联系统等值电抗Xs，经输电回路等值阻抗X向综合负荷Z_∑0供电的形式；

按式(10)估算系统等值电抗Xs：

综合负荷与500kV主变高压侧的电气距离按X＝140Ω估算；

按照正常运行时综合负荷端电压为1p.u.估算供电回路标幺变比E如式(11)：

所述的步骤S3具体为：故障期间感应电动机端电压考虑为零，感应电动机电磁转矩T_e＝0，感应电动机负载转矩T_load＝K_L，Δt为故障持续时间，据(12)求得故障切除时刻感应电动机转速变化Δω：

根据式(13)求得故障结束时刻感应电动机转差：

s＝s₀-Δω (13)；

故障结束时刻感应电动机转子电阻：

感应电动机功率基准值：

由式(1)计算故障切除时刻综合负荷中各类感应电动机负荷的等值阻抗；综合负荷等值阻抗Z_Σ为感应电动机和恒阻抗负荷之并联值，计算如式(16)：

Z_∑＝Π(Z) (16)；

Π表示并联；

S4,故障切除时刻，220kV和110kV变电站10kV侧母线电压估算

T_j指电动机的惯性时间常数。