基于感应电动机的暂态电压稳定判据的研究

提出一种负荷采用感应电动机模型时的暂态电压稳定的判断方法.该判据通过比较扰动后感应电动机电磁转矩和机械转矩以及转差的变化情况来判断负荷的稳定性,以系统的最大传输功率与负荷功率需求的关系来确定负荷失稳是否会导致暂态电压失稳.以单机单负荷系统和IEEE39节点系统为例,用MATLAB软件进行仿真分析,仿真结果验证了所提出的方法的准确性.     

感应电动机暂态电压失稳的定量分析

用时域仿真重现了感应电动机负荷引起的暂态电压失稳现象，进一步改进了感应电动机暂态电压稳定的判据，以便尽早地中止仿真过程；还提出了暂态电压稳定裕度的概念和定义，直接求取与暂态电压稳定相应的故障临界切除时间，以及与给定故障切除时间相应的极限动态负荷。算法的有效性和强壮性华中系统、浙江系统和新英格兰系统中得到了验证。     

感应电动机稳定性判别与切负荷控制

感应电动机负荷的动态特性对暂态电压稳定性和负荷稳定性有着重要影响。当系统发生严重故障或扰动时,可能造成感应电动机堵转,导致负荷失稳及电压崩溃。对感应电动机机械暂态模型进行简化,并利用戴维南等值电路对感应电动机负荷的外部网络进行等效,从而推导出感应电动机临界稳定滑差的实时计算方法。另外,采用切负荷控制来防止感应电动机失稳,利用不平衡转矩来计算切负荷比例。IEEE 3节点系统的仿真结果说明,使用所提出方法得到的扰动后感应电动机稳定性判别结果与仿真结果一致,该方法计算得到的切负荷量大于保证感应电动机稳定性的最小切负荷量,能够有效保障负荷稳定性和电压稳定性。     

暂态电压稳定的模型要求和快速判断

用时域仿真重现了感应电动机负荷引起的电压暂态失稳现象。从保证足够精度并尽量加快仿真暂态电压稳定过程的角度讨论了发电机、电动机负荷以及励磁控制系统的模型选择问题，证明随着故障切除时间的增大，大型电力系统从稳定变为功角失稳的中间可能存在故障切除时间的一个区间，后者对应于功角稳定但电压却失稳。该文改进了作者以前提出的一个感应电动机负荷电压暂态失稳的判据，以便尽早地停止积分过程，其正确性在华中系统、新英格兰系统和浙江系统中得到了验证。     

基于综合负荷模型的感应电动机不稳定平衡点计算方法

正确认识电压失稳机理是进一步研究电力系统电压稳定问题的关键。建立了包含线路传输电抗、感应电动机、恒阻抗负荷以及无功补偿装置的实际电网综合负荷模型,提出了一种将实际电网部分电路等效为虚拟感应电动机的方法,并基于该方法以及戴维南定理构建了故障前、后虚拟感应电动机电磁转矩公式,进一步求解了感应电动机故障后不稳定滑差。该方法避开了传统方法求解感应电动机故障后不稳定滑差过程中遇到的系统故障切除后,感应电动机暂态过程中端电压不恒定的问题,使求解结果更加精确。利用该方法进一步分析了感应电动机负荷比例以及线路传输电抗对感应电动机故障后不稳定滑差的影响。利用PSD-BPA搭建的单机无穷大系统验证了所提方法的有效性。     

电力系统功角失稳与局部感应电动机失稳相互影响机理分析

在电力系统负荷中,感应电动机负荷占有很高的比例,其动态响应直接影响着系统稳定特性。电压失稳会引起感应电动机堵转失稳,因此部分观点将感应电动机失稳等同于暂态电压失稳。通过理论分析发现,电压失稳并非诱发感应电动机失稳的唯一因素,暂态过程期间发电机群的功角摆动同样具有较大影响。当电力系统受到扰动冲击后,暂态不平衡能量在机群摇摆过程中被系统消纳,机群功角摆开造成系统等效戴维南电势降低,直接影响负荷感应电动机电磁转矩,可能造成自身速度失稳。通过实际电网算例验证了理论研究的准确性。因此,运行人员应当全面研究系统的电源分布、网架结构和负荷特性,预判系统真正面临的风险点,采取对应的安全稳定防范措施,保障电网的安全稳定运行。     

基于感应电动机的暂态电压失稳分析

采用典型系统分析了暂态电压失稳现象。当系统负荷中包含感应电动机且达到一定比例时,暂态电压失稳现象就可能出现。电动机负荷所占比例越高、载荷率越大,越易发生暂态的电压失稳,负荷中电动机的比例对暂态稳定的故障临界切除时间有着较为明显的影响。详细分析了负荷中电动机的比例对暂态失稳模式和故障临界切除时间影响的原因,最后用某电力大系统中的暂态电压稳定仿真验证了上述结论。研究表明,电动机负荷特性和比例对系统暂态稳定有着明显影响。     

电网参数对系统暂态电压稳定性影响的分析

分析了电网及感应电动机负荷参数对电力系统暂态电压稳定性的影响,认为这些参数对系统暂态电压稳定性的影响实质上是影响了初始滑差或者临界切除滑差的位置,从而改变了暂态电压稳定极限切除时间.将临界切除滑差与初始滑差之间差值的绝对值定义为滑差间距.一般情况下,当滑差间距增大时,系统的暂态电压稳定极限切除时间增大,暂态电压稳定性增强;当滑差间距减小时,系统的暂态电压稳定极限切除时间减小,暂态电压稳定性减弱.此外,感应电动机转动惯量的变化也使得系统的暂态电压稳定发生改变,其变化关系是递增关系.在简单无穷大母线系统中验证了以上结论的正确性.     

考虑感应电动机故障中电磁转矩变化的节点暂态电压评估方法

暂态电压稳定与负荷动态特性之间关系紧密,而感应电动机负荷特性是引起暂态电压稳定的重要原因。利用极限切除时间来评估负荷节点暂态电压稳定状况已有研究,但相关研究都忽略了故障中感应电动机电磁转矩的变化对极限切除时间的影响。为进一步准确求得极限切除时间,对计及故障中感应电动机电磁转矩的变化的极限切除时间进行了研究,建立了感应电动机电磁转矩的数学模型,求得了极限切除时间。极限切除时间反映了负荷节点暂态电压稳定状况,在综合程序(PSASP)中对EPRI36节点系统进行了仿真和对比,仿真结果验证了所述方法的有效性。     

考虑感应电动机负荷模型的暂态电压稳定快速判据

在考虑感应电动机负荷模型的情况下,提出了暂态电压稳定快速判据.该判据通过判断感应电动机故障切除时刻端电压与暂态稳定临界电压和暂态不稳定临界电压的关系,来判断暂态电压稳定性,从而缩短判断时间.用BPA软件进行仿真分析,验证了所提出方法的准确性和快速性.     

基于转速-电压坐标平面的暂态电压稳定分析

针对感应电机类动态负荷引起的暂态电压稳定问题,提出了一种基于转速-电压坐标平面的暂态电压稳定问题的分析方法,描述了感应电机类动态负荷在转速-电压坐标平面上的稳定边界。通过转速-电压坐标平面上电机运行点与稳定边界间的关系,可直观判断感应电机的加减速状态,并可清晰地解释感应电机类动态负荷在受到扰动后的暂态过程中引发电压失稳的机理。通过对比感应电机在转速-电压坐标平面上的工作点与所提的稳定边界间的关系,可以判断系统是否会出现电压失稳。通过单机无穷大系统及两区四机系统的仿真算例验证了所提分析方法的有效性。     

Identification of power system load dynamics using artificialneural networks

Power system loads are important in the planning and operation of an electric power system. Load characteristics can significantly influence the results of synchronous stability and voltage stability studies. This paper presents a methodology for the identification of power system load dynamics using neural networks. Input-output data of a power system dynamic load is used to design a neural network model which comprises delayed inputs and feedback connections. The developed neural network model can predict the future power system dynamic load behavior for arbitrary inputs. In particular, a third-order induction motor load neural network model is developed to verify this methodology. Neural network simulation results are illustrated and compared with the actual induction motor load response     

感应电动机负荷参数对暂态电压稳定性的影响

以简单电力系统为研究对象,采用考虑机电暂态过程的三阶感应电动机负荷模型,通过时域仿真分析了输电线路电抗、负荷母线并联补偿容抗和感应电动机负荷参数的变化对电力系统暂态电压稳定极限切除时间的影响。分析结果表明:上述参数对电力系统暂态电压稳定性都有影响,其中,输电线路电抗、感应电动机负荷的比例、定子电抗、转子电阻、转子电抗、转子初始滑差等参数对电力系统暂态电压稳定性的影响较大。     

EFFECTS OF INDUCTION MOTOR LOAD ON DYNAMIC STABILITY OF POWER SYSTEMS

Abstract

A study of the effects of induction motor load on the dynamic stability of power systems is presented in this paper. The power system is modelled as a multivariable system with load dynamics considered in the feedback path. The induction motor is represented by a transfer function matrix relating bus voltage magnitude and frequency to the active power and reactive power of the motor

Multivariable Nyquist criterion and eigenvalue analysis are used to investigate the effects of induction motor dynamics on system stability     

VSC-HVDC适应感应电动机负荷稳定性研究

日益增长电网负荷中心含有的感应电动机负荷,因其高度非线性和动态特性,给电力系统带来严重的电压失稳甚至崩溃的风险。文章通过研究感应电动机负荷特性,分析其与电力系统稳定的关联性。同时基于柔性直流系统功率传输可控特性,研究了一种柔直紧急支援控制策略,通过适当改变控制指令值调节交直流线路间的交换功率,从而实现负荷以及系统的稳定。最后通过PSCAD/EMTDC平台搭建某城市局部交直流系统模型,针对不同感应电动机负荷比例进行仿真分析。经验证,柔性直流系统采用该控制策略能有效提升电网感应电动机负荷稳定水平。     

基于失稳机理分析的暂态电压稳定性量化指标

在暂态过程中，当负荷母线电压值进入由系统特性和负荷特性决定的不稳定区时，会发生电压失稳。在单机单负荷系统模型中，证明同一系统静态P-V曲线和V-Q曲线的临界点具有一致性，基于动态跟踪系统特性变化的技术路线提出暂态潮流断面P-V曲线分析法，并给出暂态电压稳定性量化指标的计算方法和相应的稳定性判据。在多机系统中，虽然通常需要将所提方法与临界电压或戴维南等值电路的动态跟踪计算相结合才能应用，但也存在无需系统等值而直接应用基于单机模型的计算公式的场景。通过算例对暂态电压失稳机理、常规工程经验指标的局限性、所提指标和稳定性判据的有效性进行验证。     

电压稳定分析中异步电动机动态负荷建模探讨

探讨电压稳定分析中异步电动机(IM)负荷的建模问题。分析一般的动态负荷模型(GDLM)不能捕捉IM动态行为的机理。分别以IM的滑差模型和滑差磁链模型为基础，严格地导出了适用于电压稳定分析的简化一阶(SIM)和详细三阶(DIM)动态负荷模型，同时还说明了SIM和DIM模型实质上是对GDLM模型进行了不同程度的改进。对SIM和DIM模型在暂态电压稳定分析和静态电压稳定分析中的适用性进行分析比较，仿真结果表明：SIM和DIM分别以不同的准确度适用于不同场合的电压稳定分析。     

考虑动态负荷机械转矩参数的节点暂态电压评估

动态负荷的主要成分是电动机,其负荷特性是电力系统节点暂态电压稳定性的重要影响因素,但目前相关研究未考虑电动机负荷机械转矩特性。文中在简化感应电动机模型基础上,结合电动机负荷机械转矩变化,提出了极限切除时间解析方法。得到的极限切除时间指标能反映负荷节点暂态电压稳定状态,可以作为节点暂态电压稳定性指标。IEEE30节点系统的仿真结果表明,所述方法计算出的极限切除时间能真实反映电动机负荷的实际运行特性,是评估系统暂态电压稳定性的良好指标。