探析电动机负荷的静态电压稳定

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1、探析电动机负荷的静态电压稳定　　【摘要】近年来，随着电力能源需求量不断增加，电力系统的容量以及电网互联日益扩大，电力系统越来越复杂，其运行状态已经无限接近于电压稳定极限，众多电力事故通常都是由于电压失稳导致的。文章分析了电动机的静态电压特性以及连续潮流算法的改进，并进行了仿真算例分析，以供参考。　　【关键词】电动机负荷静态电压稳定　　电动机负荷时电力负荷的重要组成部分，近期的电压稳定研究中，人们逐渐的认识到负荷对静态电压稳定的重要性，并对影响静态电压稳定的因素进行了众多研究，对静态电压特性计算的方

2、法包括灵敏度分析法、特征值分析法、奇异值分析法以及非线性规划法等。文章将电动机的负荷模型应用在连续潮流计算中，并且随着负荷增长方式的变化，负荷功率因素也发生变化，更能够准确、真实、及时的反映负荷的实际状况。　　1电动机的静态电压特性以及连续潮流算法的改进　　1.1电动机的静态电压特性分析　　文章以某电动机为例，该电动机的静态电压参数表示为：P=2、α5=0.15、Tj=2.0、s0=0.0116p.u.、Xm=3.5p.u.、Xr=0.12p.u.、Rr=0.02p.u.，通过改变电压可以绘制该电

3、动机的静态电压特性曲线，如图1所示。由图1可知电动机静态电压特性的特点主要包括以下几个方面：电动机在正常状态时，随着电压降低，电动机的功率会降低，而无功功率则先降低后上升，具有“凹型”变化的特点；当电压降低至0.56p.u.时，无功功率明显上升，有功功率则快速下降；当堵转后，随着电压的降低，无功功率与有功功率均降低，并且有功功率远远小于无功功率。由此可见，在描述电动机的静态电压特性时，不能应用任何静态负荷模型，传统的连续潮流算法中，只考虑了静态负荷，对静态电压稳定性计算结果的准确性产生影响，需要对

4、连续潮流算法进行改进。　　图1电动机静态电压特性曲线　　1.2连续潮流算法的改进分析　　传统的连续潮流算法并没有考虑到电动机负荷，这与实际状况是不相符的，因此文章对连续潮流算法进行了改进，改进之后的连续潮流算法表现为：　　（1）对于各个节点的基态电压（U0），应该根据电网的原始数据进行计算。　　（2）设定负荷增长方式、步长等，通过参数化预估各个节点的电压（U′），连续潮流预估过程中应该考虑一下几种状况：　　①全系统负荷增长，负荷表现为：（公式1）　　②系统中某个区域的负荷增长，负荷表现为：（公式2

5、）　　③系统中某个节点的负荷增长，负荷表现为：（公式3）　　公式中：PL表示负荷有功功率；QL表示负荷无功功率；Psi表示第i个节点的静负荷有功功率；Pdi表示第i个节点的电动机负荷有功功率；Qsi表示第i个节点的静负荷无功功率；Qdi表示第i个节点的电动机负荷无功功率；nsestem表示全系统；nzone表示区域。5　　（3）校正预估潮流。电网在正常运行的过程中，节点负荷主要包括两个部分，即电动机腐恶与静态负荷，电动机模型在采用连续潮流算法时，应该注意以下两个方面：一方面，如果电动机发生堵转，必

6、须立刻关闭电动机，并停止计算；另一方面，状态变量wr、E′q、E′d通常不会发生突变，因此，当电压出现变化时，经过一段时间之后状态变量才会进入到新的稳定状态，因此，当电压出现变化时，应该等状态变量进入新的稳态，并将此事的电压当做状态变量的初值。　　2电动机负荷的静态电压仿真算例分析　　文章以电动机的某节点系统为例，分析电动机不同负荷模型、电动机参数对静态电压稳定造成的影响，具体表现为以下几个方面：　　2.1电动机参数的影响　　分别将电动机参数PMP、Tj、s0、Xm、Xr、Rr等增加15%，观察各

7、个参数变化对静态电压稳定的影响，电动机参数对静态电压稳定的影响如表1所示。通过变动各种参数，参数对临界电压的影响相对较小，电动机比例PMP对极限λmax的影响非常明显，并且随着PMP的降低，静态电压稳定性随之增高。　　表1电动机参数对静态电压稳定的影响　　变化的参数ΔUcrΔλmax　　PMP+1.80%-5.40%　　Tj00　　s0+1.82%+0.11%　　Xm-1.64%+0.83%5　　Xr+1.66%-0.75%　　Rr+0.56%+0.252%　　2.2负荷类型的影响　　对三种不同负

8、荷类型进行分析，三种不同负荷类型静态电压稳定的对比分析如下所示：（1）由电动机和恒阻抗组成的负荷，将恒功率负荷转变成电动机负荷；（2）由静态负荷组成的负荷，将节点分为以下三种，即Ⅰ类节点：负荷组成为30%恒功率负荷+70%恒阻抗负荷；Ⅱ类节点，负荷组成为50%恒功率负荷+50%恒阻抗负荷；Ⅲ类节点：60%恒功率负荷+40%恒阻抗负荷；（3）由恒阻抗组成的负荷。当全部采用恒阻抗模型时，电动机不存在电压稳定问题，采用电动机与恒阻抗、静态负荷组成的负荷，临界电压差别相对较小，并且电动机与