随着科学技术的日益进步,电力系统稳定运行逐渐成为关系国民经济健康发展和人们正常生活重要的前提,为满足人们对电能不断增长的需求,电力系统本身发生了很多相应的变化,对电力系统的各种合理性研究就越来越重要。电力负荷是电力系统稳定运行中较为重要的一部分,综合负荷建模又是电力系统分析研究的重要课题,合理的负荷模型的建立逐渐成为系统仿真和计算结果可信度和准确度的关键,但是由于负荷模型复杂多变的特点,对其建模相当复杂,因此,在进行电网电压稳定性的研究中负荷特性的研究和适用于电压稳定分析的负荷模型的建立是一项重要的工作。电力系统是由发电、输电、配电、用电等几个重要部分组成的具有强非线性的大规模的动力系统,描述系统的数学模型也是具有强非线性的微分代数方程组,系统中的物理量的变化速率也有很大差异。为了减少这种强非线性以及速率的差异性带来的计算和分析的难度,在研究过程中需要舍弃一些次要因素来降低所分析系统模型的阶数。随着电网规模的扩大,电压敏感负荷的增多以及负荷水平的加重,电压不稳定事故成为一个威胁电网安全并且亟待解决的问题,有必要研究负荷模型对电压稳定的影响。本文首先介绍负荷模型研究的必要性,分析讨论比较两种建模方法,基于本课题的需求及研究背景条件,确定较为适合也较容易实现的方法。概括介绍电压稳定性研究对负荷模型的要求,以及负荷模型的确定对电力系统仿真的不同影响,列出常见的几种静态和动态负荷数学模型,引出静态特征系数以及本课题将采用的动态负荷模型。在讨论稳定问题时,通常会采用静态负荷模型作为考虑对象,这对研究电力系统动态特性存在较大制约,需要综合考虑静态负荷和动态负荷。感应电动机负荷是动态负荷的主要成分,运用集结法将静态负荷和感应电动机负荷等值为一个综合结构的负荷。分析比较几种降阶方法,重点介绍摄动法理论、研究现状及其相关研究方法,详细介绍多重时间尺度法的数学依据,对感应电动机负荷的五阶模型以及摄动降阶的三阶模型进行详细的推导。介绍小干扰稳定的定义及研究方法,分析比较几种常见的静态和动态分析方法。针对感应电动机静特性对小干扰稳定临界电压的数学模型进行推导,采用小干扰特征值分析法研究三种模型的特征值随参数变化而变化的情况。一系列分析后得到的综合模型使后续研究分析过程变到简化,得到适用于课题研究的数据。对摄动法的运用避免了降阶的盲目性和不合理性,基于实际算例仿真进行比较分析,验证了摄动降阶模型的合理性和时效性,为判断元件快慢属性找到了一条较为合理的途径,为日后研究更为复杂的系统模型奠定了基础。通过分析模型参数对小干扰稳定临界电压的影响,为进一步研究负荷动态建模及其对小干扰电压失稳的预防及校正提供了有利依据,并验证摄动法引用的合理性。
