李本瀚

【摘 要】近年來(lái)，隨著電力能源需求量不斷增加，電力系統(tǒng)的容量以及電網(wǎng)互聯(lián)日益擴(kuò)大，電力系統(tǒng)越來(lái)越復(fù)雜，其運(yùn)行狀態(tài)已經(jīng)無(wú)限接近于電壓穩(wěn)定極限，眾多電力事故通常都是由于電壓失穩(wěn)導(dǎo)致的。文章分析了電動(dòng)機(jī)的靜態(tài)電壓特性以及連續(xù)潮流算法的改進(jìn)，并進(jìn)行了仿真算例分析，以供參考。

【關(guān)鍵詞】電動(dòng)機(jī) 負(fù)荷 靜態(tài)電壓穩(wěn)定

電動(dòng)機(jī)負(fù)荷時(shí)電力負(fù)荷的重要組成部分，近期的電壓穩(wěn)定研究中，人們逐漸的認(rèn)識(shí)到負(fù)荷對(duì)靜態(tài)電壓穩(wěn)定的重要性，并對(duì)影響靜態(tài)電壓穩(wěn)定的因素進(jìn)行了眾多研究，對(duì)靜態(tài)電壓特性計(jì)算的方法包括靈敏度分析法、特征值分析法、奇異值分析法以及非線性規(guī)劃法等。文章將電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷模型應(yīng)用在連續(xù)潮流計(jì)算中，并且隨著負(fù)荷增長(zhǎng)方式的變化，負(fù)荷功率因素也發(fā)生變化，更能夠準(zhǔn)確、真實(shí)、及時(shí)的反映負(fù)荷的實(shí)際狀況。

1電動(dòng)機(jī)的靜態(tài)電壓特性以及連續(xù)潮流算法的改進(jìn)

1.1電動(dòng)機(jī)的靜態(tài)電壓特性分析

文章以某電動(dòng)機(jī)為例，該電動(dòng)機(jī)的靜態(tài)電壓參數(shù)表示為：P=2、α=0.15、Tj=2.0、s0=0.0116p.u.、Xm=3.5p.u.、Xr=0.12p.u.、Rr=0.02p.u.，通過(guò)改變電壓可以繪制該電動(dòng)機(jī)的靜態(tài)電壓特性曲線，如圖1所示。由圖1可知電動(dòng)機(jī)靜態(tài)電壓特性的特點(diǎn)主要包括以下幾個(gè)方面：電動(dòng)機(jī)在正常狀態(tài)時(shí)，隨著電壓降低，電動(dòng)機(jī)的功率會(huì)降低，而無(wú)功功率則先降低后上升，具有“凹型”變化的特點(diǎn)；當(dāng)電壓降低至0.56p.u.時(shí)，無(wú)功功率明顯上升，有功功率則快速下降；當(dāng)堵轉(zhuǎn)后，隨著電壓的降低，無(wú)功功率與有功功率均降低，并且有功功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于無(wú)功功率。由此可見，在描述電動(dòng)機(jī)的靜態(tài)電壓特性時(shí)，不能應(yīng)用任何靜態(tài)負(fù)荷模型，傳統(tǒng)的連續(xù)潮流算法中，只考慮了靜態(tài)負(fù)荷，對(duì)靜態(tài)電壓穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性產(chǎn)生影響，需要對(duì)連續(xù)潮流算法進(jìn)行改進(jìn)。

圖1 電動(dòng)機(jī)靜態(tài)電壓特性曲線

1.2連續(xù)潮流算法的改進(jìn)分析

傳統(tǒng)的連續(xù)潮流算法并沒有考慮到電動(dòng)機(jī)負(fù)荷，這與實(shí)際狀況是不相符的，因此文章對(duì)連續(xù)潮流算法進(jìn)行了改進(jìn)，改進(jìn)之后的連續(xù)潮流算法表現(xiàn)為：

（1）對(duì)于各個(gè)節(jié)點(diǎn)的基態(tài)電壓（U0），應(yīng)該根據(jù)電網(wǎng)的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。

（2）設(shè)定負(fù)荷增長(zhǎng)方式、步長(zhǎng)等，通過(guò)參數(shù)化預(yù)估各個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓（U′），連續(xù)潮流預(yù)估過(guò)程中應(yīng)該考慮一下幾種狀況：

①全系統(tǒng)負(fù)荷增長(zhǎng)，負(fù)荷表現(xiàn)為： （公式1）

②系統(tǒng)中某個(gè)區(qū)域的負(fù)荷增長(zhǎng)，負(fù)荷表現(xiàn)為： （公式2）

③系統(tǒng)中某個(gè)節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷增長(zhǎng)，負(fù)荷表現(xiàn)為： （公式3）

公式中：PL表示負(fù)荷有功功率；QL表示負(fù)荷無(wú)功功率；Psi表示第i個(gè)節(jié)點(diǎn)的靜負(fù)荷有功功率；Pdi表示第i個(gè)節(jié)點(diǎn)的電動(dòng)機(jī)負(fù)荷有功功率；Qsi表示第i個(gè)節(jié)點(diǎn)的靜負(fù)荷無(wú)功功率；Qdi表示第i個(gè)節(jié)點(diǎn)的電動(dòng)機(jī)負(fù)荷無(wú)功功率；nsestem表示全系統(tǒng)；nzone表示區(qū)域。

（3）校正預(yù)估潮流。電網(wǎng)在正常運(yùn)行的過(guò)程中，節(jié)點(diǎn)負(fù)荷主要包括兩個(gè)部分，即電動(dòng)機(jī)腐惡與靜態(tài)負(fù)荷，電動(dòng)機(jī)模型在采用連續(xù)潮流算法時(shí)，應(yīng)該注意以下兩個(gè)方面：一方面，如果電動(dòng)機(jī)發(fā)生堵轉(zhuǎn)，必須立刻關(guān)閉電動(dòng)機(jī)，并停止計(jì)算；另一方面，狀態(tài)變量wr、E′q、E′d通常不會(huì)發(fā)生突變，因此，當(dāng)電壓出現(xiàn)變化時(shí)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間之后狀態(tài)變量才會(huì)進(jìn)入到新的穩(wěn)定狀態(tài)，因此，當(dāng)電壓出現(xiàn)變化時(shí)，應(yīng)該等狀態(tài)變量進(jìn)入新的穩(wěn)態(tài)，并將此事的電壓當(dāng)做狀態(tài)變量的初值。

2電動(dòng)機(jī)負(fù)荷的靜態(tài)電壓仿真算例分析

文章以電動(dòng)機(jī)的某節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)為例，分析電動(dòng)機(jī)不同負(fù)荷模型、電動(dòng)機(jī)參數(shù)對(duì)靜態(tài)電壓穩(wěn)定造成的影響，具體表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：

2.1電動(dòng)機(jī)參數(shù)的影響

分別將電動(dòng)機(jī)參數(shù)PMP、Tj、s0、Xm、Xr、Rr等增加15%，觀察各個(gè)參數(shù)變化對(duì)靜態(tài)電壓穩(wěn)定的影響，電動(dòng)機(jī)參數(shù)對(duì)靜態(tài)電壓穩(wěn)定的影響如表1所示。通過(guò)變動(dòng)各種參數(shù)，參數(shù)對(duì)臨界電壓的影響相對(duì)較小，電動(dòng)機(jī)比例PMP對(duì)極限λmax的影響非常明顯，并且隨著PMP的降低，靜態(tài)電壓穩(wěn)定性隨之增高。

表1 電動(dòng)機(jī)參數(shù)對(duì)靜態(tài)電壓穩(wěn)定的影響

變化的參數(shù) ΔUcr Δλmax

PMP +1.80% -5.40%

Tj 0 0

s0 +1.82% +0.11%

Xm -1.64% +0.83%

Xr +1.66% -0.75%

Rr +0.56% +0.252%

2.2負(fù)荷類型的影響

對(duì)三種不同負(fù)荷類型進(jìn)行分析，三種不同負(fù)荷類型靜態(tài)電壓穩(wěn)定的對(duì)比分析如下所示：（1）由電動(dòng)機(jī)和恒阻抗組成的負(fù)荷，將恒功率負(fù)荷轉(zhuǎn)變成電動(dòng)機(jī)負(fù)荷；（2）由靜態(tài)負(fù)荷組成的負(fù)荷，將節(jié)點(diǎn)分為以下三種，即Ⅰ類節(jié)點(diǎn)：負(fù)荷組成為30%恒功率負(fù)荷+70%恒阻抗負(fù)荷；Ⅱ類節(jié)點(diǎn)，負(fù)荷組成為50%恒功率負(fù)荷+50%恒阻抗負(fù)荷；Ⅲ類節(jié)點(diǎn)：60%恒功率負(fù)荷+40%恒阻抗負(fù)荷；（3）由恒阻抗組成的負(fù)荷。當(dāng)全部采用恒阻抗模型時(shí)，電動(dòng)機(jī)不存在電壓穩(wěn)定問(wèn)題，采用電動(dòng)機(jī)與恒阻抗、靜態(tài)負(fù)荷組成的負(fù)荷，臨界電壓差別相對(duì)較小，并且電動(dòng)機(jī)與恒阻抗的靜態(tài)電壓穩(wěn)定性比靜態(tài)負(fù)荷的穩(wěn)定性好，導(dǎo)致該種現(xiàn)象的原因是電動(dòng)機(jī)的電壓降低，在降低至堵轉(zhuǎn)電壓之前，發(fā)電機(jī)的無(wú)功功率呈現(xiàn)“凹型”，也就是恒功率負(fù)荷超過(guò)無(wú)功功率負(fù)荷。

3結(jié)語(yǔ)

（1）文章針對(duì)連續(xù)潮流算法的改進(jìn)，不僅計(jì)算方法簡(jiǎn)單、易于實(shí)施，并且采用該種算法的計(jì)算結(jié)果更加符合實(shí)際狀況。（2）通過(guò)計(jì)算不同負(fù)荷模型對(duì)靜態(tài)電壓穩(wěn)定性影響的分析，結(jié)果表明電動(dòng)機(jī)和恒阻抗負(fù)荷模型與靜態(tài)負(fù)荷、恒阻抗組成的負(fù)荷模型相比，其靜態(tài)電壓穩(wěn)定性更好。（3）時(shí)間常數(shù)對(duì)于電動(dòng)機(jī)負(fù)荷靜態(tài)電壓穩(wěn)定性的影響相對(duì)較小，電動(dòng)機(jī)比例對(duì)靜態(tài)電壓穩(wěn)定性具有明顯的影響，并且隨著電動(dòng)機(jī)比例的下降，靜態(tài)電壓的穩(wěn)定性會(huì)隨之上升。

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