方黎明

(国网安徽桐城市供电有限责任公司,安徽桐城 231400)

综合负荷动静比例对电网传输功率的影响探究

方黎明

(国网安徽桐城市供电有限责任公司,安徽桐城 231400)

对于电力系统中进行定量计算,负荷模型是非常重要的。同时,电力系统的仿真计算过程中,对于电网暂态极限的影响而言,综合负荷动态以及静态的比例具有很重要的关系。基于电网的实际特征以及电网的结构,对综合负荷模型不同感应电动机比例对某店面断面功率传输极限的影响进行了深入研究。分析了静态负荷模型以及感应电动机负荷模型;深入探讨了输电极限受不同感应电动机比例的影响,最后给出了电网运行的建议。

综合负荷模型 动静态比例 暂态极限

当前,我国正在大力推进电网全国性互联,使得电网的规模日益增加,同时增加了复杂的程度。因此,电网中存在着突出电网的动态稳定性以及电压稳定性的问题,对于电力系统的定量计算而言,负荷模型具有非常重要的作用。对基于实际电网的负荷模型进行深入的研究与探讨,能够使得电网仿真计算的精度得到提高,使得电网稳定的水平得到改进,从而使得电网输电的能力不断提高。

1 电网仿真综合负荷模型

目前我国电网调度对于电力系统的仿真计算,通常使用的是负荷模型。负荷模型通常采用的是静态负荷模型以及具有感应电动机动态负荷模型。图1表示综合负荷系统构成。其中,负荷母线电压是u, u= ux+ juy；综合负荷吸收电网电流为i；s表示综合负荷系统在电网中吸收的功率；综合负荷静态等值导纳用Y表示。

1.1 静态负荷模型

综合负荷静态模型对负荷不进行计算的动态过程内,通过方程进行描述。通常情况下,对于电力系统机电暂态过程内,电网变化频率比较小,所以一般在进行稳定计算的过程中只是对于负荷功率随着电压变化的特征进行考虑。对于静态负荷模型其数学表达式如下:

其中,实际电压用U表示；基准电压用U0表示；端电压等于实际电压U时,负荷吸收功率用P,Q表示；端电压等于基准电压U0时,负荷吸收功率用P0,Q0表示；各类负荷占比例用系数a,b,c表示。

1.2 感应电动机负荷模型

动态负荷与静态负荷并联构成了综合负荷,其中恒定导纳等值表示静态部分,感应电动机等值表示动态部分。模型中输入变量是负荷电压,输出变量是功率或者综合负荷。负荷电压是系统的激励,而功率或者综合负荷是系统的响应。针对综合负荷ixtapa建立感应电动机动态方程如下:

图1 综合负荷系统构成示意图

2 输电极限受不同感应电动机比例的影响分析

和电力系统的其他定量计算相比,电压的稳定计算更加依赖于负荷模型。事实上,对于电压稳定影响因素以及仿真模型的过程中,首先要对负荷模型以及负荷特性进行选择。这是由于电压的失稳过程中,最关键的因素就是电压。基于负荷功率随着电压功率的变化对于发动机转子过剩转矩表现出负荷模型输电极限的影响。换句话说,因为在负荷消耗的功率因为电压的变化而变化,从而使得发动机输入与输出的功率不平衡受到了影响,也就是使得功角偏移受到了影响。

进行某电网负荷模型的仿真模拟计算,感应电动机比例从65%降低到50%。当把XX电网负荷模型改变成恒阻抗和恒功率静态负荷模型时,极大的提高了系统稳定极限。如果将恒阻抗比例控制到25%的时候,电网端面输电极限大约是3600MW,相当于使用50%感应电动机综合负荷模型输电极值。当电网中某机组关闭,利用地区负荷使得输电断面极限输电增加,此时,系统的平衡机的出力已经达到了上限,因此,进行恒阻抗比例更高的静态负荷模型输电极限的计算没有意义。因此,电网控制断面极限为3680MW,电网的负荷模型使用40%恒阻抗与60%恒功率静态负荷模型相结合的方式。

3 分析与建议

第一,当降低感应电动机的比例时,能够显著提高断面输电极限。这是因为当系统出现故障时,降低了节点的电压,从而造成了感应电动机负荷在系统的电流以及无功功率增加,当感应电动机在负荷模型中的比例越高,那么就会使得电动机负荷吸收的无功功率增加,从而使得系统存在无功不足的问题,造成了系统电压恢复出现问题,也就使得系统具有不稳定性。

第二,当低压感应时,增加了电动机转差率,也就减小了转子等值电阻,增加了定子电流,从而也就增加了电动机机端无功的功率,从而造成了由于缺乏无功,系统的电压持续变低。但是对于恒阻抗与恒功率静态负荷模型来说,当故障发生时,恒功率进行功率的吸收不变,而恒阻抗部分对于功率的吸收,则是随着电压的升高而升高,基于此,当发生故障的时候,对于无功的需求静态负荷模型相对于综合感应电动机模型而言更少,因此,系统的稳定性更强。

第三,对于恒阻抗与恒功率静态负荷模型而言,系统随着阻抗比例的增加而变得更加的稳定。这是由于当系统发生故障的时候,降低了恒阻抗吸收功率,但是恒功率负荷的吸收功率却保持不变,表明该负荷模型在恒阻抗越大时,其负荷吸收无功功率则越小,因此,对于静态负荷模型而言,系统随着阻抗的增加而变得更加稳定。

第四,针对综合负荷模型而言,不同感应电动机比例变低,那么电压失稳向功角失稳转变的能力就会增强。对于综合负荷模型而言,当进行稳定计算时能够对实际的情况进行更加准确的反应。基于此,由于综合负荷模型对于感应电动机比例更能影响断面输电的极限,所以,通过对负荷模型的研究,使得电网实际运行下的感应电动机比例得到优化。

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