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基于负荷模型分析的电力系统电压稳定性研究

李晨霞  
【摘要】: 近年来,随着国内外电力系统向大机组、大电网、超高压和远距离输电方向发展,电压稳定问题日渐突出。而在研究电压稳定问题时,多采用负荷静态模型作为负荷模型,这对研究动态的电力系统有着较大的制约。 负荷动态模型的主要成分是感应电动机,本文基于感应电动机在d-q同步坐标系下的五阶电磁暂态数学模型,应用MATLAB/Simulink仿真软件建立了其仿真模块,并详细介绍了模块的实现细节,同时采用分析纯电压稳定问题的单负荷—无穷大系统分析了所建模块的稳态与动态特性。结果显示当系统发生扰动后随着负荷端电压下降,负荷端有功、无功功率也会逐渐下降,当扰动消失后,负荷从系统吸收的有功、无功功率将逐渐增加,从而使系统恢复稳态,但若负荷从系统吸收的无功功率持续增加会导致系统无功不足,负荷端电压将进一步下降,造成系统无功平衡恶化,最终发生电压失稳。 在电力系统暂态电压稳定性分析中,保持系统暂态稳定的故障极限切除时间的选取非常重要。针对所建立的系统模型,本文分析了感应电动机参数以及电动机负荷在综合负荷中所占比例对故障极限切除时间的影响。结果显示感应电机定子电阻对系统暂态电压稳定性的影响很小,转子电阻、定转子互感及机组惯性时间常数的影响相对较大,而定子自感、转子自感对系统暂态电压稳定性的影响很大。感应电动机在综合负荷中所占比例越大,系统的暂态电压稳定性越差。 目前,静止无功补偿装置SVC和STATCOM在抑制电压失稳方面已经开始应用,本文在含有动态负荷的IEEE2机5节点系统仿真模型的基础上,对二者在抑制电压失稳性能方面进行了仿真比较,结果显示二者均能很好地抑制电压失稳,但STATCOM能提供更多的无功支持,同时具有较快的时间响应,从而能更好地增强系统的暂态电压稳定性。


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