[发明专利]一种感应电动机动态过程分析方法

说明书

本发明涉及一种感应电动机动态过程分析方法，属于电力系统负荷建模领域。本发明方法为：确定感应电动机机械转矩的表达式；基于感应电动机转子运动方程和功率方程，推导出感应电动机动态过程中转差率关于频率、电压以及时间的关系表达式；确定转差率表达式中的常数取值；得到感应电动机动态过程中有功功率和无功功率随时间变化的趋势。当感应电动机所在系统的频率或电压波动时，通过本方法可以快速分析感应电动机的转差率、机械转矩、有功功率和无功功率的动态变化趋势。

技术领域

本发明涉及一种感应电动机动态过程分析方法，属于电力系统负荷建模领域。

背景技术

随着我国“西电东送，南北互联，全国联网”战略工程的逐步开展与完善，各省电网之间实现异步互联已经成为必然的发展趋势。按照特高压电网发展规划，未来我国将形成华北—华中—华东跨区同步互联电网，这一运行模式对电力系统数字仿真分析的精确性提出了新的要求，负荷模型对联网系统的稳定计算结果的影响变得不容忽视。电力系统是非线性动力系统，稳定本身属于动态范畴，在负荷建模时同时考虑频率特性和电压特性，能够真实地反应实际系统的负荷动态特性。

随着异步联网的推进，电网规模越来越大，越来越复杂，其动态电压稳定性及频率稳定性将更加突出，负荷模型对电力系统仿真结果的影响变得日益敏感，特别是负荷模型的选取、参数的确定、配电网络的模拟等对联网系统的稳定计算结果具有重大影响。负荷建模是一个非常复杂的问题，其核心是对负荷组成进行实时辨识，以及对不同负荷集合的建模。模型的准确与否，将直接影响仿真结果和以此为基础的决策方案，不恰当的负荷模型会使得计算结果与实际情况不一致，从而构成系统的潜在危险或造成不必要的浪费。

感应电动机又称为异步电动机，是交流电动机的一种，具有结构简单，制造、使用和维护方便，运行可靠，效率较高，价格较低等优点。因其在工业负荷中占有较大的比重，所以是负荷模型中重要的动态成分。运用解析法研究感应电动机的动态特性，利用数学表达式分析输入变量与输出变量的关联关系，物理意义明确，计算速度快，具有良好的实际应用意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种感应电动机动态过程分析方法，通过本方法可以快速分析感应电动机的转差率、机械转矩、有功功率和无功功率的动态变化趋势。

本发明的技术方案是：一种感应电动机动态过程分析方法，包括如下步骤，确定感应电动机机械转矩的表达式；基于感应电动机转子运动方程和功率方程，推导出感应电动机动态过程中转差率关于频率、电压以及时间的关系表达式；确定转差率表达式中的常数取值；得到感应电动机动态过程中有功功率和无功功率随时间变化的趋势。

确定感应电动机机械转矩T_M的表达式：

T_M＝T_M0+β₀(ω_r-ω_r0)

式中，ω_r为转子侧角频率；T_M0为初始稳态机械转矩；ωr₀为初始稳态转子角频率；β₀为转矩系数。

推导出感应电动机动态过程中转差率关于频率、电压以及时间的关系表达式：

①β₀＝0(恒转矩负载特性)

②β₀≠0(变转矩负载特性)