[发明专利]一种感应电动机不稳定平衡点求解的优化方法

摘要

本发明公开了一种感应电动机不稳定平衡点求解的优化方法，涉及电力系统。该方法通过建立等值电路，给出了故障后感应电动机机端无功补偿装置参数以及线路参数的修正方法，并通过改变感应电动机功率占线路功率比例参数，使得模型更加接近实际电网的状况。将发电机机端电压作为虚拟感应电动机端电压，避开了故障后暂态过程中感应电动机端电压不恒定的问题；通过故障前后传输线路、无功补偿装置参数的不同构建虚拟感应电动机故障前、后电磁转矩公式，联立故障后感应电动机电磁转矩、机械转矩公式求解感应电动机不稳定平衡点，使求解精度得到提高，为故障后感应电动机负荷暂态电压稳定性的评估提供了重要依据，对于指导实际电网运行具有重要意义。

主权项

1.一种感应电动机不稳定平衡点求解的优化方法，其特征在于，该方法包含下列步骤：a、实际电网综合负荷模型的建立a1、建立计及线路传输电抗、恒阻抗负荷、感应电动机负荷和无功补偿装置的实际电网综合负荷模型感应电动机模型为转子电阻RR与转子电抗XR串联之后与励磁电抗XM并联，然后与定子电抗XS，定子电阻RS并联；实际系统恒阻抗负荷用电阻RZ与电抗XZ串联来表示；系统无功补偿装置用电抗XC表示；系统传输电抗为Xl；将发电机G与系统传输电抗串联，之后与恒阻抗负荷，无功补偿装置，感应电动机并联之后得到实际电网综合负荷模型；a2、计算系统无功补偿装置的无功功率QC及电抗XC无功补偿装置提供的无功功率QC按下式计算QC＝QM‑Q0QPer         (1)式中：QM为感应电动机消耗的无功功率，QPer为感应电动机消耗母线无功功率的比例，Q0为感应电动机加恒阻抗负荷无功功率；无功补偿装置的电抗XC按下式计算式中：UM为感应电动机端电压；a3、确定恒阻抗负荷功率PZ+jQZ和恒阻抗负荷阻抗RZ+jXZ恒阻抗负荷功率PZ+jQZ按下式计算PZ+jQZ＝(1‑PPer)P0+j(1‑QPer)Q0      (3)PPer为感应电动机消耗母线有功功率比例，j为虚数单位恒阻抗负荷阻抗RZ+jXZ按下式计算式中：UM为感应电动机端电压，PZ为恒阻抗负荷有功功率，QZ为恒阻抗负荷无功功率。b、基于戴维南定理求解感应电动机不稳定平衡点b1、建立虚拟感应电动机将恒阻抗负荷与无功补偿装置、感应电动机并联之后与系统传输电抗串联构成虚拟感应电动机。虚拟感应电动机直接与系统发电机G串联，系统线路故障等效为虚拟感应电动机内部参数的变化，虚拟感应电动机建立之后，其故障前端电压UM0＝E，故障后端电压UM2＝E；b2、利用戴维南定理构建虚拟感应电动机故障前电磁转矩及故障后电磁转矩利用戴维南定理将虚拟感应电动机从转子电路端口看进去的电路进行等效，即将感应电动机励磁电抗，定子阻抗，系统无功补偿装置，恒阻抗负荷，系统传输电抗，发电机部分电路等效为一个电压源与一个阻抗R_t+jX_t串联的电路；b21、故障前虚拟感应电动机电磁转矩公式故障前虚拟感应电动机戴维南等值阻抗和转子电压源电压的求解公式如下：Rt0+jXt0＝jXC0//(RZ+jXZ)//jXl0+RS+jXS           (5)式中：R∑+jX∑＝(RZ+jXZ)//jXC0，R∑1+jX∑1＝R∑+jX∑+RS+jXS+jXM，R∑2+jX∑2＝(R∑+jX∑)//[RS+j(XS+XM)]+jXl0，E为发电机端电压，Rt0+jXt0为系统故障前虚拟感应电动机戴维南等值阻抗，XC0为系统故障前无功补偿装置电抗，Xl0为系统故障前线路传输电抗，Ut0为感应电动机故障前戴维南等效电压源；根据以上虚拟感应电动机等值模型得虚拟感应电动机故障前电磁转矩Te0公式其中s为感应电动机滑差；b22、故障后虚拟感应电动机电磁转矩公式故障后系统无功补偿装置参数求解公式QC2＝QM2‑(Q2‑QZ2)                        (8)式中：QC2为故障后无功补偿装置提供的无功功率，QM2为故障后感应电动机无功功率，Q2为故障后电网注入无功功率，QZ2为故障后恒阻抗负荷吸收的无功功率，UM2为故障后感应电动机端电压，XC2为故障后无功补偿装置电抗；故障后虚拟感应电动机电磁转矩Te2公式式中：Ut2为虚拟感应电动机故障后戴维南等效电压源，Rt2为虚拟感应电动机故障后戴维南等效电阻，Xt2为虚拟感应电动机故障后戴维南等效电抗；c、求解感应电动机故障后不稳定平衡点滑差计算感应电动机机械转矩Tm采用以下公式：Tm＝T0[A(1‑s)2+B(1‑s)+C]                  (11)式中：A、B、C分别表示感应电动机转矩系数A、转矩系数B、转矩系数C，s为感应电动机滑差，T0为感应电动机初始转矩，s0为感应电动机初始滑差；其中T0按下式计算令公式Tm＝Te2求解感应电动机滑差s，通过求解公式可以得到两个滑差s2、su，其中较小的解s2为故障后感应电动机稳定滑差，较大的解su为故障后感应电动机故障后不稳定平衡点滑差，亦即感应电动机故障后不稳定平衡点。