綜合負荷動靜比例對電網傳輸功率的影響探究

方黎明

(國網安徽桐城市供電有限責任公司,安徽桐城 231400)

綜合負荷動靜比例對電網傳輸功率的影響探究

方黎明

(國網安徽桐城市供電有限責任公司,安徽桐城 231400)

對于電力系統中進行定量計算,負荷模型是非常重要的。同時,電力系統的仿真計算過程中,對于電網暫態極限的影響而言,綜合負荷動態以及靜態的比例具有很重要的關系。基于電網的實際特征以及電網的結構,對綜合負荷模型不同感應電動機比例對某店面斷面功率傳輸極限的影響進行了深入研究。分析了靜態負荷模型以及感應電動機負荷模型;深入探討了輸電極限受不同感應電動機比例的影響,最后給出了電網運行的建議。

綜合負荷模型 動靜態比例 暫態極限

當前,我國正在大力推進電網全國性互聯,使得電網的規模日益增加,同時增加了復雜的程度。因此,電網中存在著突出電網的動態穩定性以及電壓穩定性的問題,對于電力系統的定量計算而言,負荷模型具有非常重要的作用。對基于實際電網的負荷模型進行深入的研究與探討,能夠使得電網仿真計算的精度得到提高,使得電網穩定的水平得到改進,從而使得電網輸電的能力不斷提高。

1 電網仿真綜合負荷模型

目前我國電網調度對于電力系統的仿真計算,通常使用的是負荷模型。負荷模型通常采用的是靜態負荷模型以及具有感應電動機動態負荷模型。圖1表示綜合負荷系統構成。其中,負荷母線電壓是u, u= ux+ juy；綜合負荷吸收電網電流為i；s表示綜合負荷系統在電網中吸收的功率；綜合負荷靜態等值導納用Y表示。

1.1 靜態負荷模型

綜合負荷靜態模型對負荷不進行計算的動態過程內,通過方程進行描述。通常情況下,對于電力系統機電暫態過程內,電網變化頻率比較小,所以一般在進行穩定計算的過程中只是對于負荷功率隨著電壓變化的特征進行考慮。對于靜態負荷模型其數學表達式如下:

其中,實際電壓用U表示；基準電壓用U0表示；端電壓等于實際電壓U時,負荷吸收功率用P,Q表示；端電壓等于基準電壓U0時,負荷吸收功率用P0,Q0表示；各類負荷占比例用系數a,b,c表示。

1.2 感應電動機負荷模型

動態負荷與靜態負荷并聯構成了綜合負荷,其中恒定導納等值表示靜態部分,感應電動機等值表示動態部分。模型中輸入變量是負荷電壓,輸出變量是功率或者綜合負荷。負荷電壓是系統的激勵,而功率或者綜合負荷是系統的響應。針對綜合負荷ixtapa建立感應電動機動態方程如下:

圖1 綜合負荷系統構成示意圖

2 輸電極限受不同感應電動機比例的影響分析

和電力系統的其他定量計算相比,電壓的穩定計算更加依賴于負荷模型。事實上,對于電壓穩定影響因素以及仿真模型的過程中,首先要對負荷模型以及負荷特性進行選擇。這是由于電壓的失穩過程中,最關鍵的因素就是電壓。基于負荷功率隨著電壓功率的變化對于發動機轉子過剩轉矩表現出負荷模型輸電極限的影響。換句話說,因為在負荷消耗的功率因為電壓的變化而變化,從而使得發動機輸入與輸出的功率不平衡受到了影響,也就是使得功角偏移受到了影響。

進行某電網負荷模型的仿真模擬計算,感應電動機比例從65%降低到50%。當把XX電網負荷模型改變成恒阻抗和恒功率靜態負荷模型時,極大的提高了系統穩定極限。如果將恒阻抗比例控制到25%的時候,電網端面輸電極限大約是3600MW,相當于使用50%感應電動機綜合負荷模型輸電極值。當電網中某機組關閉,利用地區負荷使得輸電斷面極限輸電增加,此時,系統的平衡機的出力已經達到了上限,因此,進行恒阻抗比例更高的靜態負荷模型輸電極限的計算沒有意義。因此,電網控制斷面極限為3680MW,電網的負荷模型使用40%恒阻抗與60%恒功率靜態負荷模型相結合的方式。

3 分析與建議

第一,當降低感應電動機的比例時,能夠顯著提高斷面輸電極限。這是因為當系統出現故障時,降低了節點的電壓,從而造成了感應電動機負荷在系統的電流以及無功功率增加,當感應電動機在負荷模型中的比例越高,那么就會使得電動機負荷吸收的無功功率增加,從而使得系統存在無功不足的問題,造成了系統電壓恢復出現問題,也就使得系統具有不穩定性。

第二,當低壓感應時,增加了電動機轉差率,也就減小了轉子等值電阻,增加了定子電流,從而也就增加了電動機機端無功的功率,從而造成了由于缺乏無功,系統的電壓持續變低。但是對于恒阻抗與恒功率靜態負荷模型來說,當故障發生時,恒功率進行功率的吸收不變,而恒阻抗部分對于功率的吸收,則是隨著電壓的升高而升高,基于此,當發生故障的時候,對于無功的需求靜態負荷模型相對于綜合感應電動機模型而言更少,因此,系統的穩定性更強。

第三,對于恒阻抗與恒功率靜態負荷模型而言,系統隨著阻抗比例的增加而變得更加的穩定。這是由于當系統發生故障的時候,降低了恒阻抗吸收功率,但是恒功率負荷的吸收功率卻保持不變,表明該負荷模型在恒阻抗越大時,其負荷吸收無功功率則越小,因此,對于靜態負荷模型而言,系統隨著阻抗的增加而變得更加穩定。

第四,針對綜合負荷模型而言,不同感應電動機比例變低,那么電壓失穩向功角失穩轉變的能力就會增強。對于綜合負荷模型而言,當進行穩定計算時能夠對實際的情況進行更加準確的反應。基于此,由于綜合負荷模型對于感應電動機比例更能影響斷面輸電的極限,所以,通過對負荷模型的研究,使得電網實際運行下的感應電動機比例得到優化。

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