基于超導(dǎo)磁儲能的電力系統(tǒng)機(jī)電擾動傳播控制

張占榮

摘 要： 隨著我國社會的發(fā)展以及經(jīng)濟(jì)的繁榮，我國城市、工業(yè)規(guī)模日漸擴(kuò)大，而社會生產(chǎn)、生活對于電力資源的依賴性不斷增強(qiáng)。在這樣的背景之下，我國的電力需要需要提升電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性、安全性的提升。目前，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及運(yùn)用，促使超導(dǎo)磁儲能技術(shù)在電力系統(tǒng)中獲得廣泛的運(yùn)用，并實(shí)現(xiàn)了各項(xiàng)效益的取得。本文基于此，著重分析如何科學(xué)的開展超導(dǎo)磁儲能電力系統(tǒng)的機(jī)電擾動傳播控制工作，實(shí)現(xiàn)我國電力事業(yè)的穩(wěn)步開展。

關(guān)鍵詞： 超導(dǎo)磁儲能；電力系統(tǒng)；機(jī)電擾動；傳播控制

相關(guān)研究表明：機(jī)電擾動在電力系統(tǒng)中傳播，往往會導(dǎo)致電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性受到一定程度的干擾，進(jìn)而對我國社會生產(chǎn)、生活的有序開展產(chǎn)生一定程度的影響。基于此，為了促進(jìn)我國社會經(jīng)濟(jì)、生活的穩(wěn)步開展，促進(jìn)各項(xiàng)效益的取得，我國的電力企業(yè)需要科學(xué)的開展電擾動傳播控制作業(yè)。本文基于此，分析探討如何實(shí)現(xiàn)對于超導(dǎo)磁儲能電力系統(tǒng)機(jī)的電擾動傳播問題的科學(xué)控制。

一、機(jī)電擾動概述

在傳統(tǒng)的機(jī)電認(rèn)知中，專家、研究人員普遍認(rèn)為有功功率主要借助光速速率，在電網(wǎng)中進(jìn)行傳播。但隨著相關(guān)研究的不斷深入以及技術(shù)的發(fā)展，專家學(xué)者卻發(fā)現(xiàn)：機(jī)電擾動傳播的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于光速的結(jié)論。

基于此，為了實(shí)現(xiàn)對于機(jī)電擾動傳播速度的了解，研究人員在相關(guān)處理的過程中加強(qiáng)了對于連續(xù)體系統(tǒng)模型的構(gòu)建，并以此為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)了對于機(jī)電暫態(tài)問題的深入研究。為了確保分析研究的便利性，研究人員提出了發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速與同步速相接近的假設(shè)，并以此為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)了對于定子繞組電磁暫態(tài)等因素的忽視，從而實(shí)現(xiàn)了對于鏈?zhǔn)诫娏ο到y(tǒng)模型的構(gòu)建以及研究。

隨后，研究人員假設(shè)連續(xù)體模型中的相關(guān)參數(shù)具有分布均勻的特點(diǎn)，而其在多臺發(fā)電機(jī)不斷相互靠近，并且相鄰的發(fā)電機(jī)之間的距離幾乎為零時(shí)，就能夠獲得連續(xù)體模型的機(jī)電波方程。事實(shí)上，在分析的過程中，研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)連續(xù)體參數(shù)呈現(xiàn)出均勻、無限長的發(fā)展趨勢時(shí)，電機(jī)的初始速度對于研究的影響可以忽略，而在此過程中，研究人員發(fā)現(xiàn)機(jī)電擾動的傳播速度只取決于發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動慣量。

二、電力系統(tǒng)的機(jī)電波特性阻抗

所謂電力系統(tǒng)的機(jī)電波特性阻抗，指的是在有分布參數(shù)的電路中，等于電壓波和電流波比值的特性阻抗。作為傳輸線的原始數(shù)據(jù)信息，該參數(shù)的大小往往由電容、電阻、電感等因素所決定，并在運(yùn)行的過程中能夠?qū)旊娋€路電磁功率傳輸進(jìn)行描述。

在電網(wǎng)運(yùn)行的過程中，若機(jī)電波的波長遠(yuǎn)大于離散發(fā)電機(jī)空間距離時(shí)，電力技術(shù)人員能夠借助連續(xù)體模型對電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀況進(jìn)行描述，從而由此實(shí)現(xiàn)對于機(jī)電波傳播特性的反映。但事實(shí)上，電力技術(shù)人員在相關(guān)的分析作業(yè)時(shí)，需要將電機(jī)空間上離散分布的慣性參數(shù)進(jìn)行空間連續(xù)化處理，并借助高斯函數(shù)進(jìn)行具體的操作。

三、基于超導(dǎo)磁儲能的機(jī)電波擾動控制器算法

關(guān)于超導(dǎo)磁儲能電機(jī)的構(gòu)成，筆者進(jìn)行了相關(guān)總結(jié)，具體內(nèi)容見圖1。通過對于圖1進(jìn)行分析可以得知：該設(shè)備的母線O處安裝了超導(dǎo)磁儲能裝置，而在在運(yùn)行過程中往往能夠透過第1條線路機(jī)型傳傳播。

在構(gòu)建基于超導(dǎo)磁儲能的機(jī)電波擾動控制器算法的過程中，研究人員假設(shè)l1對其他線路的透射系數(shù)為β1-i（i=2，3，…，k），基于此，研究人員推導(dǎo)出控制器的特性阻抗CB為：

在上述的公式中，C01、Co2分別指的是線路1、線路2在O點(diǎn)的機(jī)電波特性阻抗；而β則是透射系數(shù)。此外，技術(shù)研究人員在相關(guān)的分析過程中發(fā)現(xiàn)：在相關(guān)作業(yè)的過程中，工作人員借助儲能裝置進(jìn)行控制器的構(gòu)建，其不斷能夠促進(jìn)儲能跟蹤效率的提升，還能夠在最大程度上實(shí)現(xiàn)了對于任意透射系數(shù)的機(jī)電擾動控制器。

四、仿真研究

為了進(jìn)一步驗(yàn)證上述論點(diǎn)的可行性以及正確性。技術(shù)研究人員在相關(guān)作業(yè)的過程中開展了仿真研究工作。在相關(guān)研究分析作業(yè)時(shí)，技術(shù)人員借助MEC系統(tǒng)進(jìn)行作業(yè)。據(jù)悉該系統(tǒng)規(guī)模較大，由30臺發(fā)電機(jī)組成，而其母線、輸電線路的數(shù)量更是高達(dá)107條、200條。該系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)往往能夠借助自定義模型進(jìn)行分析操作，并在仿真的軟件中構(gòu)建起機(jī)電波的超導(dǎo)磁儲能擾動控制器。此外，該系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)，為了確保仿真實(shí)驗(yàn)效果的提升，研究人員還需要在系統(tǒng)的外部附加儲能裝置、發(fā)電機(jī)進(jìn)行作業(yè)。

1、零透射控制

在開展零投射控制作業(yè)時(shí)，工作人員將控制器的特性阻抗值全部設(shè)定為0.00001，從而實(shí)現(xiàn)了零透射控制效果的提升。此外，其還需要在擾動設(shè)置尚未啟動之時(shí)，就需要將系統(tǒng)中的100MV負(fù)荷積進(jìn)行切除，并確保其燃動時(shí)間維持在10s左右，隨后工作人員需要在儲能母線上進(jìn)行儲能裝置的安裝，并將發(fā)電機(jī)慣性時(shí)間設(shè)置為110s。

一般情況下，電力系統(tǒng)受制于裝儲能控制之后，系統(tǒng)功角跟處于穩(wěn)態(tài)時(shí)的偏差都會減小。這一狀況的出現(xiàn)往往能夠說明發(fā)電機(jī)功角多導(dǎo)致的擾動影響較小，而通過對于功率波透射區(qū)域的有效控制，能夠在最大程度上實(shí)現(xiàn)對于線路傳輸功率變化的跟蹤，促進(jìn)零透射控制效果的提升。基于這一研究狀況，電力技術(shù)人員需要依據(jù)設(shè)計(jì)圖進(jìn)行控制器系統(tǒng)的安裝工作，從而實(shí)現(xiàn)了對于擾動狀況的合理化控制。

2、任意透射系數(shù)的控制

為了實(shí)現(xiàn)對于電力系統(tǒng)擾動問題的任意透射系數(shù)控制，電力技術(shù)研究人員在實(shí)際的處理過程中需要在兩條母線處進(jìn)行具有類似投射系數(shù)的機(jī)電擾動控制器的安裝工作。在這一系統(tǒng)的構(gòu)造能夠在最大程度上實(shí)現(xiàn)通過母線頻率波與線路傳輸有功功率波的比值，獲取機(jī)電波特性阻抗。

一般而言，控制器在廣泛的運(yùn)用過程中能夠?qū)崿F(xiàn)對于線路傳輸功率的降低，并實(shí)現(xiàn)了對于線路傳輸功率擾動的縮減。在機(jī)電擾動傳播控制方法選擇的過程中，工作人員需要加強(qiáng)對于電機(jī)實(shí)際狀況的分析、總結(jié)，從而采取合理的方式進(jìn)行作業(yè)，促進(jìn)電機(jī)擾動控制作業(yè)的穩(wěn)步開展，促進(jìn)各項(xiàng)效益的取得，實(shí)現(xiàn)我國電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性的提升。

結(jié)束語：

為了實(shí)現(xiàn)對于超導(dǎo)磁儲能電力系統(tǒng)機(jī)電擾動傳播控制作業(yè)的開展，電力技術(shù)人員需要采取科學(xué)的措施進(jìn)行為的解決。本文基于此，分析探討機(jī)電擾動內(nèi)涵，并就電力系統(tǒng)的機(jī)電波特性阻抗以及基于超導(dǎo)磁儲能的機(jī)電波擾動控制器算法進(jìn)行分析，最后論述了仿真研究的具體內(nèi)涵（零透射控制、任意透射系數(shù)的控制）。筆者認(rèn)為，隨著相關(guān)措施的落實(shí)到位以及技術(shù)的發(fā)展，我國的電力單位以及技術(shù)人員必將能夠科學(xué)的處理電力系統(tǒng)機(jī)電擾動傳播控制工作，并由此促進(jìn)各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)利潤以及社會效益的取得，實(shí)現(xiàn)我國電力事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，滿足社會生產(chǎn)、生活的電力需求，實(shí)現(xiàn)我國經(jīng)濟(jì)社會的穩(wěn)步開展。■

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