动态负荷模型对电力系统暂态稳定的影响_王芝茗1
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王芝茗
/
教
授级高工
关键词
/
Keywords
电动机负荷模型比例
·
暂态稳定性
·
联络线功率波动
·
功率恢复特性
·
动态负
荷模型对电力系统暂态稳定的影响
Power System
|
电
力系
统
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2014
年
11
月上
·
电力
电气
·
29
动态负荷模型对电力系统暂态稳定的影响
研究了
暂态过程中电动机负荷吸收功率波动的机理
，
故障后不同负荷模型的功率恢复特性
，
并针对参数和负荷
完全对称的两区域四机系统
，
使用
BPA
仿真研究了送
、
受端不同电动机负荷比例下
，
故障后系统的波动情况
，
从
而得到了该模型下送
、
受端电动机负荷模型对系统暂态稳
定性影响不同的结论
。
该结论对进一步研究负荷模型影响
系统暂态稳定性和小扰动稳定性具有参考价值
。
王芝茗
/
国
网辽宁省电力有限公司 郭昆亚 金 鹏
/
国网辽宁省电力有限
公司沈阳供电公司 李 砚 蔡志伟
/
北京丹华昊博电力科技有限公司
研究电力系统的暂态稳定性对其规
划
、
设计和安全运行都具有着重要的意
义
，
而在进行电力系统的暂态稳定计算
时
，
采用不同的负荷模型将很大程度上
影
响计
算的结果
［1，2］
。
在对华
北
－
华中
电网的暂态稳定性进行研究时发现
，
大
量电动机负荷模型的使用会使系统的暂
态稳定性被破坏
。
文献
［3］
指出电动
机负荷模型比例的调整过程会引起故障
后系统稳定情况的变化
。
文献
［4］
以
福州
－
双龙线的稳定极限作为重要衡量
指标
，
对福建电网的暂态稳定水平进行
了计算
，
得到整个电网采用不同负荷模
型时系统的暂态稳定水平完全不同的结
构
。
当对实际负荷特性缺乏了解时
，
一
个普遍的观点认为悲观的负荷模型的采
用可以使电力系统的设计和运行处于比
较安全的区域内
，
但由于电力系统的复
杂性
，
不同负荷模型对系统稳定的影响
不同
，
所使用的负荷模型使结果处于乐
观还是悲观是难以确定的
［5］
。
所 以
，
有必要探讨不同负荷模型对系统暂态稳
定性的影响情况
。
负荷的
动特性
（
功率
－
电压特性
）
功角稳
定的过程是各发电机之间
、
发电机和负荷之间能量转换及建立新的运
行平衡点的过程
。
因此
，
负荷模型的功率
响应特性对功角暂态稳定的研究有着重要
的影响
。
考虑到系统频率允许的波动范围较
小
，
且电网较小的频率波动
（
相对于电压
波动而言
）
对负荷吸收功率所造成的影响
较小
，
以下分别讨论静态负荷模型和电动
机负荷模型的功率
－
电压特性
。
1.
静态负荷的功率
－
电压特性
静态负荷模型通常表示为如下形式
（
由于电网频率变化较小
，
忽略频率波动
对负荷吸收功率的影响
）
P = P
0
a
p
U
U
( )
0
2
+ b
p
U
U
( )
0
+ c
[ ]
p
（ 1）
Q = Q
0
a
q
U
U
( )
0
2
+ b
q
U
U
( )
0
+ c
[ ]
q
（ 2）
其中
，
电压二次项表示恒阻
抗负荷
，
电压一次项表示恒电流负荷
，
常数项表示
恒功率负荷
。
明显的
，
静态负荷中
，
恒阻
抗负荷和恒电流负荷受所在节点电压影响
的趋势是基本一致的
，
而恒阻抗负荷吸收
的功率受所在节点电压的影响最大
，
与电
压变化的平方成正比
。
为了反映最严重情
况下的情形
，
本文中所使用的静态负荷模
型采用纯阻抗负荷模型进行研究
。
2.
电动机负荷吸收功率受机端电压
变化影响的机理
图
1
所示为稳定运行时的电动机在不
同机端电压下的静态特性曲线
。
图
1
中
，
S
为感应电动机的转差率
，S
cr
为临界
转差
率
； T
e
为感应电动机的电磁力矩
； T
e0
为
感应电动机的初始电磁力矩
。
由
图
1
可以
看出
，
在静态过程中
，
当
电压迅速跌落时
，
电动机电磁功率迅速降
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