專利名稱：計及滑差和負載率的感應電動機負荷動態(tài)參數(shù)聚合方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)負荷感應電動機動態(tài)參數(shù)聚合方法，屬于電力系統(tǒng)動態(tài)等值和和負荷建模技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
電力系統(tǒng)仿真計算是電力系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計與運行的基礎(chǔ)，仿真結(jié)果常被作為相關(guān)決策的依據(jù)，因此仿真的精度愈來愈被重視。電力負荷作為電力系統(tǒng)的重要組成部分，負荷模型及參數(shù)對仿真準確度的影響很大。這里所謂的負荷，是指從主電網(wǎng)向負荷側(cè)看進去的整體，即包括了供、配電系統(tǒng)。所以此時連接于高壓(110kV或220kV)負荷母線的感應電動機負荷表示包括配電網(wǎng)和一組電動機在內(nèi)的綜合負荷。
受電力系統(tǒng)數(shù)字仿真規(guī)模等因素限制，在仿真中不可能對所有感應電動機逐一建模，通常用聚合感應電動機模擬一群感應電動機的行為特性。此前研究的感應電動機的聚合方法是，基于容量加權(quán)的方法。但我們發(fā)現(xiàn)感應電動機群中的電動機的負載率和臨界滑差(即最大轉(zhuǎn)矩對應的滑差)的差異，對聚合感應電動機模擬精度是有重要影響的。僅以容量作為權(quán)系數(shù)進行聚合因其完全未反映這些有重要影響的信息，而難以很好的模擬感應電動機群的動態(tài)特性。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能保證工程精度的、減少程序復雜度的感應電動機動態(tài)參數(shù)聚合方法。
為此，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案 一種電力系統(tǒng)感應電動機負荷動態(tài)參數(shù)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，從電力系統(tǒng)能量管理系統(tǒng)采集網(wǎng)絡數(shù)據(jù)與發(fā)電機及其調(diào)節(jié)系統(tǒng)、負荷的動態(tài)參數(shù)數(shù)據(jù)； 第二步針對各負荷母線處所接的感應電動機群采用計及各電動機負載率和臨界滑差的容量加權(quán)法進行參數(shù)聚合，得到各負荷母線處等值感應電動機； 第三步利用系統(tǒng)的實時潮流數(shù)據(jù)、預想事故集和包括等值感應電動機的動態(tài)參數(shù)在內(nèi)的等值負荷的動態(tài)數(shù)據(jù)進行暫態(tài)穩(wěn)定計算，得到預想事故集下系統(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。
上述的電力系統(tǒng)負荷感應電動機動態(tài)參數(shù)聚合方法，其特征在于，在步驟二中應用考慮負載率和臨界滑差的加權(quán)法對感應電動機詳細模型參數(shù)進行聚合，計及電動機的運行工況， 由本發(fā)明提出的考慮負載率和臨界滑差的容量加權(quán)法，考慮了感應電動機群中的電動機的載荷率和臨界滑差，保證了聚合精度。



圖1是感應電動機的穩(wěn)態(tài)等值電路圖。
圖2是WSCC9節(jié)點系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
圖3WSCC9節(jié)點系統(tǒng)的結(jié)果比較圖。

具體實施例方式 下面結(jié)合附圖及實例，對本發(fā)明作詳細說明。
圖1為本發(fā)明采用感應電動機的穩(wěn)態(tài)等值電路圖。本發(fā)明提出的采用考慮負載率和臨界滑差的容量加權(quán)法，實現(xiàn)感應電動機參數(shù)聚合，為電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定仿真提供較為準確的負荷模型。以圖2所示的WSCC9節(jié)點系統(tǒng)為實施例，詳細說明如下 第一步確定電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定計算用的網(wǎng)絡，從電力系統(tǒng)能量管理系統(tǒng)采集網(wǎng)絡數(shù)據(jù)與發(fā)電機及其調(diào)節(jié)系統(tǒng)、負荷的動態(tài)參數(shù)數(shù)據(jù)； 對于本實施例，可以直接輸入WSCC9節(jié)點系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，對于實際電力系統(tǒng)需要連接電網(wǎng)控制中心的EMS系統(tǒng)以獲取必要的電網(wǎng)數(shù)據(jù)。
第二步針對各負荷母線處所接的感應電動機群采用計及各電動機負載率和臨界滑差的加權(quán)法進行參數(shù)聚合，得到各負荷母線處等值感應電動機。
第三步利用系統(tǒng)的實時潮流數(shù)據(jù)、預想事故集和包括等值感應電動機的動態(tài)參數(shù)在內(nèi)的等值負荷的動態(tài)數(shù)據(jù)進行暫態(tài)穩(wěn)定計算，得到預想事故集下系統(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。
對于聚合的精度，可由系統(tǒng)聚合前后的動態(tài)安全域的比較來驗證。由圖3的比較結(jié)果可以看出，本發(fā)明方法具有很好的聚合精度。
本發(fā)明所提出的計及負載率和臨界滑差的加權(quán)法的感應電動機參數(shù)聚合方法，其具體內(nèi)容如下 設(shè)感應電動機群M＝{1，…，i，…，L}，其中包括L臺感應電動機。鑒于聚合的感應電動機的容量為各臺電機的容量(MVA)之和，即其中下標A表示聚合感應電動機，由此可以導出聚合感應電動機的詳細模型參數(shù) 5)聚合感應電動機的轉(zhuǎn)子阻抗 式中，當感應電機為單鼠籠電機時，Zri為第i臺感應電動機轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)時的轉(zhuǎn)子阻抗，Zri＝Rri+jXri，以其自身容量Si為基值的標幺值；當感應電機為雙鼠籠電機時，Zri可代表第i臺感應電動機的起動籠、運行籠的轉(zhuǎn)子阻抗。

為考慮負載率和臨界滑差的第i臺感應電動機的權(quán)系數(shù)，

為第i臺感應電動機的容量權(quán)值；LFmi為第i臺感應電動機的負載率；當感應電機為單鼠籠電機時，scri為第i臺感應電動機的臨界滑差，其中


當感應電動機為雙鼠籠感應電機時，考慮到在暫態(tài)穩(wěn)定分析中起主導作用的為運行籠，求修正系數(shù)中的臨界滑差時可把雙鼠籠電機看作在轉(zhuǎn)子側(cè)只計及運行籠的單鼠籠電機來處理。
6)聚合感應電動機的定子阻抗 式中Zsi為第i臺感應電動機的定子阻抗，Zsi＝Rsi+jXsi，以其自身容量si為基值的標幺值。
7)聚合感應電動機的勵磁電抗 式中Zmi為第i臺感應電動機的勵磁電抗，Zmi＝jXmi，以其自身容量si為基值的標幺值?？紤]到感應電機初始滑差(反映了運行工況)的差異對勵磁支路工況的影響較小，故求取聚合感應電動機的勵磁電抗時采用容量權(quán)值進行加權(quán)聚合。
8)聚合感應電動機的慣性時間常數(shù) 式中Hi為第i臺感應電動機的慣性時間常數(shù)，以其自身容量為基值。
圖3是WSCC9節(jié)點系統(tǒng)采用本發(fā)明提出的參數(shù)聚合方法和僅采用容量加權(quán)法得到的動態(tài)安全域在兩維空間投影的邊界圖與原系統(tǒng)的動態(tài)安全域在兩維空間投影的邊界圖的比較結(jié)果。圖中，

點集表示原系統(tǒng)的動態(tài)安全域在兩維空間投影的邊界圖；

點集表示僅采用容量加權(quán)法得到的動態(tài)安全域在兩維空間投影的邊界圖；

點集表示采用本發(fā)明提出的參數(shù)聚合方法得到的動態(tài)安全域在兩維空間投影的邊界圖。從圖3可以看出僅采用容量加權(quán)法得到的動態(tài)安全域在兩維空間投影的邊界與原系統(tǒng)的動態(tài)安全域在兩維空間投影的邊界差別較大；而本發(fā)明提出的參數(shù)聚合方法得到的動態(tài)安全域在兩維空間投影的邊界與原系統(tǒng)的動態(tài)安全域在兩維空間投影的邊界則十分接近，說明本發(fā)明提出的參數(shù)聚合方法大幅提高了參數(shù)聚合的精度。
權(quán)利要求
1.一種計及滑差和負載率的感應電動機負荷動態(tài)參數(shù)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，從電力系統(tǒng)能量管理系統(tǒng)采集網(wǎng)絡數(shù)據(jù)與發(fā)電機及其調(diào)節(jié)系統(tǒng)、負荷的動態(tài)參數(shù)數(shù)據(jù)；
第二步針對各負荷母線處所接的感應電動機群采用計及各電動機負載率和臨界滑差的容量加權(quán)法進行參數(shù)聚合，得到各負荷母線處等值感應電動機；
第三步利用系統(tǒng)的實時潮流數(shù)據(jù)、預想事故集和包括等值感應電動機的動態(tài)參數(shù)在內(nèi)的等值負荷的動態(tài)數(shù)據(jù)進行暫態(tài)穩(wěn)定計算，得到預想事故集下系統(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。
2.如權(quán)利要求1所述的感應電動機負荷動態(tài)參數(shù)聚合方法，其特征在于，在步驟二中應用考慮負載率和臨界滑差的加權(quán)法對感應電動機詳細模型參數(shù)進行聚合，計及電動機的運行工況，設(shè)感應電動機群M＝{1，…，i，…，L}，其中包括L臺感應電動機，聚合的感應電動機的容量為各臺電機的容量(MVA)之和，即其中下標A表示聚合感應電動機，則聚合感應電動機的詳細模型參數(shù)如下
1)聚合感應電動機的轉(zhuǎn)子阻抗
式中，當感應電機為單鼠籠電機時，Zri為第i臺感應電動機轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)時的轉(zhuǎn)子阻抗，Zri＝Rri+jXri，以其自身容量Si為基值的標幺值；當感應電機為雙鼠籠電機時，Zri為第i臺感應電動機的起動籠、運行籠的轉(zhuǎn)子阻抗。
為考慮負載率和臨界滑差的第i臺感應電動機的權(quán)系數(shù)，
為第i臺感應電動機的容量權(quán)值；LFmi為第i臺感應電動機的負載率；當感應電機為單鼠籠電機時，scri為第i臺感應電動機的臨界滑差，其中
當感應電動機為雙鼠籠感應電機時，求修正系數(shù)中的臨界滑差scri時，把雙鼠籠電機看作在轉(zhuǎn)子側(cè)只計及運行籠的單鼠籠電機來處理；
2)聚合感應電動機的定子阻抗
式中Zsi為第i臺感應電動機的定子阻抗，Zsi＝Rsi+jXsi，以其自身容量si為基值的標幺值；
3)聚合感應電動機的勵磁電抗
式中Zmi為第i臺感應電動機的勵磁電抗，Zmi＝JXmi，以其自身容量si為基值的標幺值
4)聚合感應電動機的慣性時間常數(shù)
式中Hi為第i臺感應電動機的慣性時間常數(shù)，以其自身容量為基值。
全文摘要
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)感應電動機負荷動態(tài)參數(shù)聚合方法，屬于電力系統(tǒng)動態(tài)等值和負荷建模技術(shù)領(lǐng)域，該方法通過考慮負載率和臨界滑差(最大轉(zhuǎn)矩對應滑差)的容量加權(quán)法來實現(xiàn)，所實現(xiàn)的系統(tǒng)包括電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集和感應電動機群參數(shù)聚合。所得到電力系統(tǒng)等值感應電動機負荷模型的動態(tài)參數(shù)，供暫態(tài)穩(wěn)定仿真計算使用。由本發(fā)明得到的感應電動機負荷等值的詳細模型參數(shù)，既提高了參數(shù)聚合的精度，又不增加計算負擔。
文檔編號G01R31/34GK101282039SQ200810053058
公開日2008年10月8日 申請日期2008年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月9日
發(fā)明者余貽鑫, 鵬 黎, 郭金川, 沅 曾, 黃純?nèi)A 申請人:天津大學, 天津天大求實電力新技術(shù)股份有限公司