包含的设备类型个数，N康 示设备类型i的有功功率占负荷节点有功功率的百分比，且i= 1，...，k;设备类型i的有 功功率一频率特性系数用Pfi表示，于是设备类型i的有功功率P1表示为：
[0089] Pi=NiXPo (7)
[0090] 根据式（7)有：
(8) 阳09引其中，Pf表示负荷节点的有功功率一频率特性系数。
[0093] 所述步骤2-2中，所述动态负荷为电动机负荷，动态负荷包括空调、冰箱和洗衣 机；
[0094] 所述静态负荷为除电动机负荷外的其他负荷，动态负荷包括白识灯、热水器和电 视。
[0095] 所述步骤2-3中，计算静态负荷的有功功率一频率特性系数Ldp和无功功率一频率 特性系数Lw包括：
[0096] 设Nm为设备类型i中静态负荷的有功百分比，则设备类型i中静态负荷的有功功 率Psi为：
[0097] Psi=NiXNsiXPo 巧）
[0098] 于是静态负荷的综合有功功率Ps。为电动机负荷模型中各个设备类型的静态负荷 有功功率之和，即：
[0099] 尸、。二Ix (10) 牡I
[0100] 静态负荷的有功功率一频率特性系数Ldp和无功功率一频率特性系数LW表示为：
(11) 1
[0103] 其中，Pfi表示设备类型i的有功功率一频率特性系数，Qfi表示设备类型i的无功 功率一频率特性系数。
[0104] 步骤2-4中，事故时电力系统的运行方式包括根据自动化系统记录的数据建立事 故时的运行方式，作为用于事故模拟的潮流稳定计算数据，潮流计算结果应和实测潮流结 果基本一致，调查事故时发电机励磁系统、调速系统、电力系统稳定器W及其它控制设备的 运行情况，并在负荷模型中考虑负荷节点的静态负荷频率因子，建立稳定计算数据；
[01化]事故模拟方式包括根据事故录波曲线，确定事故切除时间和短路阻抗，如果在试 验过程中发生了切机、掉负荷扰动，则根据实测数据确定在仿真中如何对运些扰动进行模 拟。
[0106] 所述步骤3包括W下步骤： 阳107] 步骤3-1 :根据电力系统的频率变化量和负荷节点的有功功率变化量计算电力系 统频率变化引起的负荷节点有功功率变化百分数Kpf,有：
阳109] 其中，Af表示电力系统的频率变化量，且Af= 康示事故后电力系统频 率恢复到稳定时频率，f。表示事故开始时电力系统的频率；
[0110] AP表示负荷节点的有功功率变化量，且AP=Pi-Pd，Pi表示事故后电力系统频率 恢复到稳定时负荷节点的有功功率；
[011U步骤3-2:比较Kpf与负荷节点的有功功率一频率特性系数Pf，若iKpf-Pfl大于 0.001，则需调整A、B、C，返回步骤2-6;否则表明给定的电动机的机械转矩系数A、B、C即为 电动机负荷模型的频率参数。 阳11引 实施例
[0113] 通过对浙江溫州城西220kV变电站（接线图如图2所示）进行详细调查，并对该 站的调查数据进行统计分析计算，可确定大负荷方式时城西220kV变电站所设及设备类型 及各设备类型占有的比例如表1所示：
[0114] 表 1 阳115]
阳116] 根据城西220kV变电站的负荷详细统计数据，对上述所有设备类型中的负荷进行 综合计算，可得城西变负荷的有功频率因子Pf为3. 3%，城西变异步电动机群的机械转矩系 数分别为：A为0. 69,B为0,C为0. 31。最后可得到城西变考虑配电网络的综合负荷模型 (SLM)如表 2 : 阳117] 表2
阳120] 其中，Tj表示马达惯性时间常数、Rs表示马达定子电阻、Xs表示马达定子电抗、Xm 表示马达激磁电抗、化表示马达转子电阻、Xr表示马达转子电抗，R*表示配网支路电阻，X* 表示配网支路电抗、ZP%表示静态有功负荷构成中的恒阻抗成分、ZQ%表示静态无功负荷 构成中的恒阻抗成分、IP%表示静态有功负荷构成中的恒电流成分、IQ%表示静态无功负 荷构成中的恒电流成分、PP%表示静态有功负荷构成中的恒功率成分、PQ%表示静态无功 负荷构成中的恒功率抗成分。W下同。电动机负载率为40%。 阳121] 为验证本发明所提出的电动机负荷模型的构建方法的有效性，用城西220kV变电 站当前采用的负荷模型参数、采用本方法生成的负荷模型参数和原系统（包括韩城变负荷 区的110kV、35kV配电网络、无功补偿及110kV、35kV、10kV、6kV负荷节点的系统，如图2所 示）进行仿真对比，验证验证本发明所提出的电动机负荷模型的构建方法的有效性。 阳122] 如图3, 一台发电机组通过双回线路向城西变和Bus4供电，城西变的有功负荷为 167MW，Bus4的有功负荷为40MW。
[0123] 仿真条件：在仿真系统运行0.1秒时，Bus4节点增加40丽有功负荷。 阳124] 分别将图2所示的城西220kV变电站IlOkV及其W下的系统、等值SLM模型和华 东现有负荷模型接于图3所示的负荷母线上进行仿真，得到系统的频率变化曲线和城西 220kV负荷节点有功功率曲线如图4和图5所示。对比分析频率变化曲线和有功功率曲线， 可W看到采用SLM模型与详细系统的仿真曲线的拟合效果明显好于采用现有负荷模型参 数。因此与当前的负荷模型参数相比，采用本方法能够更好地描述电动机频率特性，使故障 后仿真计算中的系统特性更逼近真实的系统行为，提高了仿真计算分析的可信度，为电力 系统制订科学的运行、控制方案提供了保障。
[01巧]最后应当说明的是：W上实施例仅用W说明本发明的技术方案而非对其限制，所 属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可W对本发明的【具体实施方式】进行修改或者 等同替换，运些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发 明的权利要求保护范围之内。
【主权项】
1. 一种电动机负荷模型的构建方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤： 步骤1 :建立电动机负荷模型； 步骤2 :对电动机负荷模型进行事故仿真计算； 步骤3 :确定电动机负荷模型的频率特性参数。2. 根据权利要求1所述的电动机负荷模型的构建方法，其特征在于：所述步骤1中，电 动机负荷模型如下：其中，ω。表示电动机初始转速，且ω。= Ι-s。，s。表示转子初始滑差；E' d表示电动机 直轴暂态电势，E' q表示电动机交轴暂态电势；I d表示电动机d轴电流，I q表示感应电动机 q轴电流，且IjP Iq分别表示为：其中，￥,表示电动机直轴电压，V q表示电动机交轴电压，R 3表示定子电阻，X'表示转子 不动时的短路电抗，且乂；3表示定子漏抗，X1^表示转子漏抗，1" 1表示激磁 电抗； X表示转子开路电抗，且X = xs+xm; Τ'。表示定子开路时转子回路时间常数，且^^表示同步角速度，且ω b =2 JT fbase，fbase表示工频频率，取50Hz 1表示转子电阻； L表示惯性时间常数，Tm表示电动机机械转矩，Te表示电动机电磁力矩，且Tm和1\分 别表示为：?： 其中：为电动机实际转速，且ω 1-s，s为转子实际滑差；A、B、C表示电动机的机 械转矩系数，T。表示电动机的初始机械转矩。3. 根据权利要求2所述的电动机负荷模型的构建方法，其特征在于：所述步骤2包括 以下步骤： 步骤2-1 :确定负荷节点的有功功率一频率特性系数Pf; 步骤2-2 :将负荷元件按负荷特性分为静态负荷和动态负荷； 步骤2-3 :计算静态负荷的有功功率一频率特性系数Ldp和无功功率一频率特性系数 Ldq; 步骤2-4 :确定事故时电力系统的运行方式，并确定事故模拟方式； 步骤2-5 :给定电动机的机械转矩系数A、B、C ; 步骤2-6 :采用电力系统仿真软件PSD-BPA或PSD-PSASP进行模拟计算。4. 根据权利要求3所述的电动机负荷模型的构建方法，其特征在于：所述步骤2-1中， 确定负荷节点的有功功率一频率特性系数包括： 设P。表示负荷节点的有功负荷初值，k为负荷节点中包含的设备类型个数，N1表示设 备类型i的有功功率占负荷节点有功功率的百分比，且i = 1，...，k ;设备类型i的有功功 率一频率特性系数用Pfi表示，于是设备类型i的有功功率P i表示为： P1= N1XP0 (7) 根据式（7)有：其中，Pf表示负荷节点的有功功率一频率特性系数。5. 根据权利要求3所述的电动机负荷模型的构建方法，其特征在于：所述步骤2-2中， 所述动态负荷为电动机负荷，动态负荷包括空调、冰箱和洗衣机； 所述静态负荷为除电动机负荷外的其他负荷，动态负荷包括白炽灯、热水器和电视。6. 根据权利要求4所述的电动机负荷模型的构建方法，其特征在于：所述步骤2-3中， 计算静态负荷的有功功率一频率特性系数L dp和无功功率一频率特性系数L D(j包括： 设Nsl为设备类型i中静态负荷的有功百分比，则设备类型i中静态负荷的有功功率Psi 为： Psi=N1XNsiXP0 (9) 于是静态负荷的综合有功功率Psa为电动机负荷模型中各个设备类型的静态负荷有功 功率之和，即：I 静态负荷的有功功率一频率特性系数Ldp和无功功率一频率特性系数L w表示为：其中，Pfl表示设备类型i的有功功率一频率特性系数，Qfl表示设备类型i的无功功 率一频率特性系数。7.根据权利要求1所述的电动机负荷模型的构建方法，其特征在于：所述步骤3包括 以下步骤： 步骤3-1 :根据电力系统的频率变化量和负荷节点的有功功率变化量计算电力系统频 率变化引起的负荷节点有功功率变化百分数Kpf，有：其中，Af表示电力系统的频率变化量，且Af =匕-心，匕表示事故后电力系统频率恢 复到稳定时频率，f。表示事故开始时电力系统的频率； A P表示负荷节点的有功功率变化量，且△ P = P1-Pid, ?1表示事故后电力系统频率恢复 到稳定时负荷节点的有功功率； 步骤3-2 :比较Kpf与负荷节点的有功功率一频率特性系数P f，若|Kpf-Pf I大于0. 001， 则需调整A、B、C，返回步骤2-6;否则表明给定的电动机的机械转矩系数A、B、C即为电动机 负荷模型的频率参数。
【专利摘要】本发明提供一种电动机负荷模型的构建方法，包括以下步骤：建立电动机负荷模型；对电动机负荷模型进行事故仿真计算；确定电动机负荷模型的频率特性参数。本发明提供的电动机负荷模型的构建方法准确确定各类电动机负荷的频率参数，对提高电力系统仿真精度、保证电网正常运行的安全性、可靠性运行具有重要的意义；充分考虑了电动机的转矩-滑差物理机理特性，其收敛特性好、鲁棒性强；克服了传统负荷模型无法准确描述异步电动机群负荷频率特性的缺点，提高了电力系统仿真计算的可信度，为电力系统的科学规划和安全稳定运行提供了有力保障。
【IPC分类】G06F17/50, H02J3/00
【公开号】CN105429132
【申请号】CN201510890254
【发明人】王 琦, 易俊, 赵兵, 汤涌, 刘丽平, 王建明, 张健, 郭强
【申请人】中国电力科学研究院, 国家电网公司
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2015年12月7日