[发明专利]一种感应电动机不稳定平衡点求解的优化方法

说明书

本发明公开了一种感应电动机不稳定平衡点求解的优化方法，涉及电力系统。该方法通过建立等值电路，给出了故障后感应电动机机端无功补偿装置参数以及线路参数的修正方法，并通过改变感应电动机功率占线路功率比例参数，使得模型更加接近实际电网的状况。将发电机机端电压作为虚拟感应电动机端电压，避开了故障后暂态过程中感应电动机端电压不恒定的问题；通过故障前后传输线路、无功补偿装置参数的不同构建虚拟感应电动机故障前、后电磁转矩公式，联立故障后感应电动机电磁转矩、机械转矩公式求解感应电动机不稳定平衡点，使求解精度得到提高，为故障后感应电动机负荷暂态电压稳定性的评估提供了重要依据，对于指导实际电网运行具有重要意义。

技术领域

本发明涉及电力系统，更具体涉及感应电动机不稳定平衡点的求解方法。

背景技术

近年来，由于电压稳定问题引起了多起大停电事故，因此电压稳定安全评估也越来越受到运行人员和研究人员的重视，这对电压稳定分析的方法和结果也提出了更高的要求。电力系统中感应电动机负荷占比往往达到60％以上，在系统故障后，感应电动机端电压恢复过程中要从电网吸收大量的无功，加剧了系统短时间的无功缺额，恶化电网电压稳定。感应电动机负荷的动态特性是影响电力系统暂态电压稳定的重要因素，因此如何合理精确的分析感应电动机负荷对电力系统暂态电压稳定的影响具有重要的意义。

对于感应电动机负荷而言，系统短路故障后，其电磁转矩在短时间内迅速下降至零，感应电动机在机械转矩作用下不断减速，滑差不断增大。短路故障切除后，感应电动机电磁转矩并不能跳变，而是经过一段时间后恢复到大于机械转矩的状态，在此过程中，感应电动机吸收大量无功，滑差继续增大。故障切除一段时间后，感应电动机电磁转矩大于机械转矩，转子开始加速，滑差开始减小。在短路过程中，感应电动机滑差不断增大，故障切除后感应电动机滑差继续增大，直至电磁转矩大于机械转矩。感应电动机存在一个故障后不稳定平衡点滑差，当故障切除后感应电动机滑差增大超过故障后不稳定平衡点滑差，感应电动机端电压失稳，反之则不失稳(汤涌.电力系统电压稳定性分析[M].科学出版社)。

电力系统电压稳定和线路传输功率密切相关，在线路阻抗一定的条件下，线路传输的无功功率越高，线路电压降越大，越不利于电网的电压稳定。电网功率因数是影响线路传输功率的非常重要因素。电网中存在大量感应电动机负荷，由于感应电动机负荷特性，其功率因数不高，为了提高感应电动机功率因数，通常在感应电动机机端安装无功补偿设备以提高电网功率因数，降低线路流过的无功功率，提高感应电动机的端电压。因此，在进行实际电网等值的过程中需要计及无功补偿装置的影响(孙华东，周孝信，李若梅.感应电动机负荷参数对电力系统暂态电压稳定性的影响[J].电网技术，2005，29(23):1-6)。实际电网负荷组成比较复杂，但是大都可以等效成一定比例的感应电动机负荷加一定比例的恒阻抗负荷。不同负荷比例对实际电网电压稳定影响较大。恒阻抗负荷由于其负荷特性，其功率因数不会随着注入功率以及端电压改变，当其端电压降低时，其有功功率及无功功率亦会随着电压的下降而下降，这种负荷特性不会加剧系统的无功缺额，因此对电压稳定有利。恒阻抗负荷所占比例越高，系统暂态电压稳定裕度越高。在进行实际电网等值时需计及恒阻抗负荷(孙华东，周孝信，李若梅.感应电动机负荷参数对电力系统暂态电压稳定性的影响[J].电网技术，2005，29(23):1-6)。

目前已有不少关于感应电动机故障后不稳定平衡点滑差的求解方法，大部分采用联立故障后感应电动机稳态端电压下电磁转矩以及机械转矩公式来求解(井艳清，李兴源，郭晓鸣，等.考虑感应电动机负荷模型的暂态电压稳定快速判据[J].电力系统自动化，2011，35(5):10-14)。这类方法忽略了感应电动机暂态过程中端电压的变化，直接利用故障后感应电动机稳态端电压，求解精度并不高。因此，寻求一种能够精确求解感应电动机故障后不稳定平衡点滑差的方法来评估故障后感应电动机负荷暂态电压稳定情况尤为重要。

发明内容