[发明专利]适用于电磁暂态仿真的电动机负荷暂态过程计算方法

说明书

本发明涉及电网暂态仿真计算的技术领域，更具体地，涉及适用于电磁暂态仿真的电动机负荷暂态过程计算方法，快速计算电力系统对称和不对称故障电压跌落下感应电动机负荷暂态特性：(1)先求解转子的一阶机械暂态方程，得到扰动后转子的转速和滑差变化；(2)求解转子相量形式的暂态电势微分方程，得到暂态电势的变化；(3)获得扰动后电动机的电流和功率响应。本发明与PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真结果的比较，验证了算法的有效性。与PSD/BPA机电暂态仿真结果的比较，体现了算法在不对称电压跌落下的计算优势。解析法显式给出了受扰后感应电动机各机械、电气参量的计算表达式，除可用于快速评估感应电动机与电压跌落的相互影响、还可应用于电力系统稳定性分析中。

技术领域

本发明涉及电网暂态仿真计算的技术领域，更具体地，涉及适用于电磁暂态仿真的电动机负荷暂态过程计算方法。

背景技术

随着“西电东送”战略的实施和深化，我国在“长三角”和“珠三角”等负荷中心均已形成典型的受端系统结构。受端系统负荷重、感应电动机负荷比例高，电网发生故障及恢复过程中，感应电动机由于电磁转矩下降，滑差增大，常会吸收大量的暂态功率，导致系统暂态电压难以恢复。而各项研究均表明电动机暂态特性和电压跌落相互影响的重要性，并先后提出有试验法、时域仿真法与解析法等三类研究方法。

试验法借助电压跌落发生器产生各种类别的电压跌落波形，记录电动机的输出响应，进而分析电压跌落与电动机的相互影响。时域仿真法借助电力系统电磁暂态或机电暂态仿真程序，考虑较为精确的电动机暂态模型，通过数值计算对问题进行探讨。二者的优点在于结果真实可信，但为揭示某一因素的影响，需要多次试验或仿真，除繁琐、费时外，在分析和解释试验和仿真现象时，都显得力所不及。而解析法需要借助电路和电机分析理论，显式求解电动机暂态响应和系统电压间的交互作用，是最根本、最透彻的研究方法，但难度较大，且不能准确求得受扰后电动机的全部运行和状态变量；仅能考虑恒转矩机械负载，也会造成电压稳定性分析结果偏悲观。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种适用于电磁暂态仿真的电动机负荷暂态过程计算方法，在将外部网络等效为简单两节点系统的基础上，提出不对称故障电压跌落下精确计算感应电动机暂态响应的解析计算方法，具有较好的有效性和准确性。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

提供适用于电磁暂态仿真的电动机负荷暂态过程计算方法，电动机为感应电动机并设于供电系统中；其特征在于，所述计算方法包括以下步骤：

S10.建立感应电动机转子的一阶机械暂态模型并求解，得到电源发生对称或不对称故障电压跌落时感应电动机的转速ω_m和滑差s变化；感应电动机转子的一阶机械暂态模型表示为下式：

式(1)中，ω_m为感应电动机的转速，T_e和T_m分别是感应电动机的电磁转矩和机械负载转矩，T_j为电动机惯性时间常数；

式(2)中，ω_s为感应电动机的同步转速，s为滑差；

S20.根据步骤S10求得的感应电动机的转速ω_m和滑差s变化，求解感应电动机转子向量形式的暂态电势微分方程得到暂态电势的变化；

S30.根据步骤S20中求得的暂态电势的变化获得扰动后感应电动机的电流相应和功率响应。

本发明的适用于电磁暂态仿真的电动机负荷暂态过程计算方法，