一種計及系統(tǒng)穩(wěn)定性和電磁特性的電動機(jī)聚合方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)電動機(jī)負(fù)荷聚合方法，屬于電力系統(tǒng)負(fù)荷建模領(lǐng)域。該方法首先根據(jù)影響電力系統(tǒng)穩(wěn)定的主要電動機(jī)參數(shù)，將其分為系統(tǒng)穩(wěn)定性好和穩(wěn)定性差的兩組；然后，根據(jù)各電動機(jī)的實際運行工況，綜合考慮電動機(jī)轉(zhuǎn)子電磁、機(jī)械特性，求解聚合電動機(jī)的初始滑差，進(jìn)而求解聚合電動機(jī)的電氣參數(shù)，包括定子電抗、轉(zhuǎn)子電抗、勵磁電抗、轉(zhuǎn)子電阻以及慣性時間常數(shù)；最后，通過算例模型對本文的方法進(jìn)行了驗證。結(jié)果表明，該方法不但具有較高的聚合精度，且計算量小，通過聚類采用兩臺等值電動機(jī)模擬原電動群，比單臺等值電動機(jī)的誤差更小，適用于暫態(tài)穩(wěn)定分析。
【專利說明】一種計及系統(tǒng)穩(wěn)定性和電磁特性的電動機(jī)聚合方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)電動機(jī)聚合方法，具體涉及一種計及系統(tǒng)穩(wěn)定性和電磁特性的電動機(jī)聚合方法。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]電力負(fù)荷是電力系統(tǒng)的重要組成部分，電力負(fù)荷模型對電力系統(tǒng)中的潮流計算、短路計算、穩(wěn)定安全分析等具有一定的影響，負(fù)荷建模已經(jīng)成為制約電力系統(tǒng)仿真計算結(jié)果精確度和可信度的關(guān)鍵因素。
[0004]感應(yīng)電動機(jī)是電力負(fù)荷(特別是工業(yè)負(fù)荷)中最重要的動態(tài)成分，其模型參數(shù)對電力系統(tǒng)仿真精度，尤其是對暫態(tài)穩(wěn)定仿真精度，有著重要的影響。鑒于電動機(jī)數(shù)量龐大，類型眾多，地點分散的特點，且受計算機(jī)存儲容量，計算時間的限制，在實際的仿真過程中，既無必要也不可能對供、配電網(wǎng)絡(luò)上的所有電動機(jī)進(jìn)行一一建模，通常用單臺或兩臺等值電動機(jī)模擬一群電動機(jī)的負(fù)荷特性。對于大型的電動機(jī)，q軸暫態(tài)電勢是電動機(jī)動態(tài)特性的主導(dǎo)因素，因此，為提高聚合的精確度，對電動機(jī)進(jìn)行聚合時有必要考慮電動機(jī)的電磁暫態(tài)特性。然而現(xiàn)階段針對電動機(jī)聚合的研究大多未考慮其電磁暫態(tài)特性，導(dǎo)致聚合精確度不高，而少數(shù)基于暫態(tài)模型的聚合方法往往計算復(fù)雜，精確度受參數(shù)初始值的影響較大。
[0005]另一方面，電動機(jī)參數(shù)不同，其系統(tǒng)穩(wěn)定性也不相同，且各參數(shù)對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響大小也各不相同，在一定程度上會影響聚合精確度。
[0006]
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，所要解決的技術(shù)問題為提供一種計及系統(tǒng)穩(wěn)定性和電磁特性的電動機(jī)聚合方法，該方法不僅具有較高的精確度，且計算量小。
[0008]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種計及系統(tǒng)穩(wěn)定性和電磁特性的電動機(jī)聚合方法，其步驟如下:
第一步，確定電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定計算用的網(wǎng)絡(luò)，從電力系統(tǒng)能量管理系統(tǒng)采集網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)、發(fā)電機(jī)及其調(diào)節(jié)系統(tǒng)動態(tài)參數(shù)數(shù)據(jù)以及電力負(fù)荷的動態(tài)參數(shù)數(shù)據(jù)；
第二步，針對各負(fù)荷母線處所接的感應(yīng)電動機(jī)群采用計及系統(tǒng)穩(wěn)定性和電磁特性的電動機(jī)聚合方法進(jìn)行參數(shù)聚合，得到各負(fù)荷母線處等值感應(yīng)電動機(jī)；
第三步，利用系統(tǒng)的實時潮流數(shù)據(jù)、預(yù)想事故集和包括等值感應(yīng)電動機(jī)的動態(tài)參數(shù)在內(nèi)的等值負(fù)荷的動態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行暫態(tài)穩(wěn)定計算，得到預(yù)想事故集下系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定與否的結(jié)論，并基于此做出安全控制決策；
其中，在第二步中，感應(yīng)電動機(jī)參數(shù)聚合的具體步驟如下:
首先，根據(jù)影響電力系統(tǒng)穩(wěn)定的主要電動機(jī)參數(shù)，將電動機(jī)分為兩組；
然后，根據(jù)各電動機(jī)的實際運行工況，綜合考慮電動機(jī)轉(zhuǎn)子電磁、機(jī)械特性，求解聚合電動機(jī)的初始滑差；
最后，求解聚合電動機(jī)的電氣參數(shù)，包括定子電抗、轉(zhuǎn)子電抗、勵磁電抗、轉(zhuǎn)子電阻以及慣性時間常數(shù)。
[0009]進(jìn)一步地，電動機(jī)的具體分組步驟如下:
電動機(jī)參數(shù)對電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響大小依次為:初始滑差、轉(zhuǎn)子電阻、定子電抗、轉(zhuǎn)子電抗，而電動機(jī)的臨界滑差綜合反應(yīng)出轉(zhuǎn)子電阻、定子電抗、轉(zhuǎn)子電抗等電氣參數(shù)對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響，對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響較大。因此，選取初始滑差和臨界滑差這兩個參數(shù)作為電動機(jī)分組的特征向量，通過譜系數(shù)聚類法，將系統(tǒng)穩(wěn)定性好的電動機(jī)聚類為一組，系統(tǒng)穩(wěn)定性差的電動機(jī)聚為一組；
其中，初始滑差s可通過電動機(jī)的負(fù)載率求解得到，其求解步驟如下:
感應(yīng)電動機(jī)的負(fù)載率Lfm為電動機(jī)實際吸收的功率與其額定容量的比值，即:
P = Lfm X Sr(I)
式中:P為電動機(jī)實際吸收功率；Sr為電動機(jī)的額定有功功率；忽略定子電阻，電動機(jī)吸收的有功功率P為:
【權(quán)利要求】
1.一種計及系統(tǒng)穩(wěn)定性和電磁特性的電動機(jī)聚合方法，其步驟如下: 第一步，確定電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定計算用的網(wǎng)絡(luò)，從電力系統(tǒng)能量管理系統(tǒng)采集網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)、發(fā)電機(jī)及其調(diào)節(jié)系統(tǒng)動態(tài)參數(shù)數(shù)據(jù)以及電力負(fù)荷的動態(tài)參數(shù)數(shù)據(jù)； 第二步，針對各負(fù)荷母線處所接的感應(yīng)電動機(jī)群采用計及系統(tǒng)穩(wěn)定性和電磁特性的電動機(jī)聚合方法進(jìn)行參數(shù)聚合，得到各負(fù)荷母線處等值感應(yīng)電動機(jī)； 第三步，利用系統(tǒng)的實時潮流數(shù)據(jù)、預(yù)想事故集和包括等值感應(yīng)電動機(jī)的動態(tài)參數(shù)在內(nèi)的等值負(fù)荷的動態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行暫態(tài)穩(wěn)定計算，得到預(yù)想事故集下系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定與否的結(jié)論，并基于此做出安全控制決策； 其特征在于:在第二步中，感應(yīng)電動機(jī)參數(shù)聚合的具體步驟如下: 首先根據(jù)影響電力系統(tǒng)穩(wěn)定的主要電動機(jī)參數(shù)，將電動機(jī)分為兩組； 然后，根據(jù)各電動機(jī)的實際運行工況，綜合考慮電動機(jī)轉(zhuǎn)子電磁、機(jī)械特性，求解聚合電動機(jī)的初始滑差； 最后，求解聚合電動機(jī)的電氣參數(shù)，包括定子電抗、轉(zhuǎn)子電抗、勵磁電抗、轉(zhuǎn)子電阻以及慣性時間常數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計及系統(tǒng)穩(wěn)定性和電磁特性的電動機(jī)聚合方法，其特征在于:所述的電動機(jī)分組步驟為:選取初始滑差和臨界滑差這兩個參數(shù)作為電動機(jī)分組的特征向量，通過譜系數(shù)聚類法，將系統(tǒng)穩(wěn)定性好的電動機(jī)聚類為一組，系統(tǒng)穩(wěn)定性差的電動機(jī)聚為一組； 其中，初始滑差s可通過電動機(jī)的負(fù)載率求解得到，其求解步驟如下: 感應(yīng)電動機(jī)的負(fù)載率Lfm為電動機(jī)實際吸收的功率與其額定容量的比值，即: P = Lfm X Sr(I) 式中:P為電動機(jī)實際吸收功率；Sr為電動機(jī)的額定有功功率；忽略定子電阻，電動機(jī)吸收的有功功率P為:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計及系統(tǒng)穩(wěn)定性和電磁特性的電動機(jī)聚合方法，其特征在于:所述聚合電動機(jī)的初始滑差的求解步驟如下: 假設(shè)η臺電動機(jī)連接在同一母線下，經(jīng)轉(zhuǎn)換系數(shù)Ki= SB/Si;各電動機(jī)的阻抗為統(tǒng)一基準(zhǔn)下的標(biāo)么值，基于戴維南等效定理，聚合電動機(jī)的等效阻抗Zrai，等效電源Ε’ μ分別為:
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計及系統(tǒng)穩(wěn)定性和電磁特性的電動機(jī)聚合方法，其特征在于:所述聚合電動機(jī)的電氣參數(shù)，包括定子電抗、轉(zhuǎn)子電抗、勵磁電抗、轉(zhuǎn)子電阻以及慣性時間常數(shù)的求解步驟如下: 對電動機(jī)等值電路進(jìn)行適當(dāng)變換，采用X_、X2eq> X胃、分別表示聚合電動機(jī)的定子電抗，轉(zhuǎn)子電抗，勵磁電抗，轉(zhuǎn)子電阻，有:
【文檔編號】H02J3/00GK103997036SQ201410207356
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年5月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月16日
【發(fā)明者】曹小明, 張志丹 申請人:湖南智仁科技有限公司