负荷模型对电网安全稳定计算研究影响评估

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1、负荷模型对电网安全稳定计算研究影响评估　　【摘要】以实际电网（广州电网）为例，通过定量仿真计算评估负荷模型对电网安全稳定计算的影响，分析其对系统安全稳定的影响机理，为逐步建立更加接近真实情况的负荷模型提供依据。大量仿真计算分析表明：负荷模型对短路电流、电压稳定、暂态稳定、动态稳定均有较大影响。随着负荷的快速增长，网络结构更加密集，系统短路电流超标、受端电网电压失稳等问题日益突出。因此，应进一步深入研究负荷模型对电力系统安全稳定的影响，不断完善负荷参数实测和建模工作，并尽快制定统一的计算标准，促进电网经济性与安全性协调发展。【关键词

2、】负荷模型短路电流电压稳定暂态稳定动态稳定本文以实际电网（广州电网）为例，通过定量仿真计算分析负荷模型对短路电流、电压稳定、暂态稳定、动态稳定等的影响，分析其对系统安全稳定的影响机理，为逐步建立更加接近真实情况的负荷模型提供依据。1电力系统安全稳定计算的负荷模型5在电力系统安全稳定计算中，国内电网调度部门在电力系统安全稳定计算中采用的负荷模型一般分为以下情况：①东北、华中、川渝电网采用感应电动机+恒阻抗模型，电动机比例40%～65%之间；②华东、山东、福建、南方电网采用不考虑负荷频率特性的静态负荷模型。2负荷模型对电力系统安全稳定

3、计算分析影响2.1负荷模型对短路电流影响近年来，随着电网规模和电网密集程度增大，短路电流超标问题已成为影响电网安全稳定运行的主要问题之一。短路电流很大程度上直接影响了电网规划、设计、调度运行的相关决策；若短路电流计算结果过于保守，则经济性较差；若偏冒进，则安全稳定运行存在隐患[5]；因此，短路仿真计算的准确性非常重要。2.2负荷模型对暂态电压稳定影响电压稳定是电力系统在额定运行条件下和遭受扰动之后系统中所有母线都持续地保持可接受的电压的能力[6]。电压稳定的实用判据：暂态和动态过程中系统中枢点母线电压下降持续低于0.75p.u.的

4、时间不超过1秒，且动态过程平息后220kV5及以上电压等级中枢点母线电压不低于0.9p.u.。下面通过对比分别采用上述四种负荷模型后，严重故障（三相短路单相开关拒动）下的电压跌落情况，分析负荷模型对电压稳定的影响。差别主要集中在故障和故障清除后的第一摆曲线中。其中故障时，ZIP静态模型的电压下降幅度最大，60%电动机+40%恒阻抗模型最小。故障清除后的第一摆曲线中，60%电动机+40%恒阻抗模型的电压恢复速度最慢，而ZIP静态模型最快，电动机比例越大，故障清除后的电压恢复越慢。2.3负荷模型对暂态稳定影响暂态稳定是电力系统遭受严重

5、暂态扰动如输电设备上的故障、发电机跳闸或失掉一个大的负荷之类时保持同步的能力[7]。本文在电力系统输电设备上设置最严重的故障（三相短路故障）计算线路的极限切除时间，进而分析系统保持同步的能力。当不同的线路或者母线发生三相短路故障时，采用60%电动机+40%恒阻抗模型时的极限切除时间最短。仿真计算过程中发现：负荷模型中感应电动机比例越高，其失稳模式由功角失稳向电压失稳的转变趋势越强。随着电动机比例的增大，极限切除时间大幅缩短。这是由于系统发生故障时必将引起节点电压的迅速降低，这将导致电动机负荷从系统吸收的电流和无功功率急剧增大，电动

6、机的比例越大其所吸收的无功功率也就越多，从而更加容易造成系统无功不足，导致系统电压恢复困难，进一步降低了系统的稳定性。2.4负荷模型对动态稳定的影响区域振荡可能涉及分布于系统中的5多个发电机组，造成系统电压、频率的显著变化；在这种情况下，负荷的电压、频率特性对振荡的镇定具有重要影响[8]。但这种影响与暂态稳定并不相同。现代大型电力系统振荡频率一般较低，在0.1Hz-2Hz之间。负荷动态模态一般不分布在这一频率区间，因此负荷的一些动态参数对系统阻尼影响不大。但动态负荷所占的比重会影响到总体静态特性系数，对系统阻尼具有显著影响。3结语

7、大量仿真分析表明：负荷模型对短路电流、电压稳定、暂态稳定、动态稳定均有较大影响。（1）短路电流方面：采用考虑动态负荷的综合负荷模型后的短路电流明显大于静态负荷模型。（2）电压稳定方面：负荷模型中感应电动机比例越大，故障后电压失稳的风险越大。（3）暂态稳定方面：负荷模型中感应电动机比例越低，其失稳模式由电压失稳向功角失稳的转变趋势越强。随着感应电动机比例的增大，极限切除时间大幅缩短。（4）动态稳定方面：负荷中动态负荷所占的比重会影响到总体静态特性系数，对系统阻尼具有显著影响。随着电动机比例的不同，振荡频率变化较小，但阻尼比变化很大；

8、感应电动机所占的比重越大，阻尼比越小。参考文献：[1]CIGRETaskForce38.02.05.Loadmodelinganddynamics[J].CIGREElectra，1990（130）：123-141.[2]IEEETaskForce