分布式感应电动机群的特性、等效及其对电压稳定的影响

Power system induction motor loads are distributed both at their locations and about their parameters and have the characteristics of randomness and complexity on their operation states. The current load model cannot properly take these characteristics into account and no systematic research methods about this problem can be found in the literatures all over the world, hence the risks of induction motor cascading stall and its induced voltage instability could be underestimated. Because of this, this project plans to directly tackle with the distribution, randomness and complexity characteristics of induction motor loads. Focused on the macro and expected, steady and dynamic characteristics of distributed induction motor loads, we aim to build the simulation and analysis method for macro characteristic, reveal the propagation mechanism of induction motor cascading stall, derive deterministic typical parameter distribution that reflects expected behavior of induction motors, study the best equivalent model and equivalent method in the means of math expectation on the basis of expected steady and dynamic characteristics, study the impacts of distributed induction motors on voltage stability on the basis of field investigation of distribution characteristic of practical induction motor loads, and propose a mechanism explanation along with control strategy for the phenomena of fault-induced delayed voltage recovery. The outcome of this research projection will provide a firm theory and a systematic methodology for the problems concerning the characteristics, equivalence and impacts on voltage stability of distributed induction motor loads in practical power system.

电力系统感应电动机负荷具有地域和参数上的分布性及运行状态上的随机性和复杂性，现有的负荷模型未能恰当地考虑这些特征，国内外研究工作也未见该问题的系统研究方法，故可能低估感应电动机群连锁堵转及其导致的电压失稳风险。鉴于此，本项目拟直面感应电动机负荷的分布性、随机性和复杂性，围绕分布式感应电动机群宏观和期望及稳态和动态特性，致力于建立宏观特性的仿真和分析方法，揭示感应电动机群连锁堵转的传播和扩散机理，构建能表征感应电动机群期望行为的确定性典型参数分布，在期望稳态和动态特性的基础上，研究期望含义下最佳的感应电动机等效模型和等效方法，在调研实际系统感应电动机分布特征的基础上，研究感应电动机群对电压稳定的影响，并为故障导致的延迟电压恢复现象，提出一种机理解释和相应的控制策略。项目的研究成果将为解决实际系统分布式感应电动机群特性、等效及其对电压稳定影响的相关问题，提供一个较严格的理论和方法体系。

感应电动机作为电力系统最常见的动态负荷，其动态特性对电力系统的动态行为，特别是电压稳定和故障后的电压恢复性能，具有显著的影响。然而电力负荷及感应电动机负荷具有分布性和随机性等复杂特性，其准确建模非常困难。.本课题系统研究了感应电动机负荷的分布特征、分布式感应电动群负荷特性及等效和感应电动机群对电压稳定的影响。具体地，我们进行了如下工作：1）查阅了近几十年来关于感应电动机的国内外文献、专利和报告等，收集并整理所有已公开发布的电动机参数，再利用实际负荷数据，提出了考虑负荷构成的日负荷曲线聚类方法，为建立更准确的负荷模型提供依据。2）在上述工作基础上，从宏观和期望的角度出发，定量分析了不同季节不同变电站的负荷分布特征和感应电动机群的分布特征。3）建立了判断电动机稳定能力强弱的指标体系，提出了计及静态临界稳定特性的感应电动机群等效方法。4）将感应电动机参数视为随机变量，提出了基于广义多项式混沌法的暂态仿真不确定性分析方法，研究了感应电动机群对电压稳定的影响，进而研究了电力系统参数化问题的多项式逼近方法，并将之应用于潮流方程和静态电压稳定边界与系统参数间关系的研究。.围绕本课题的研究，课题组在中文EI源刊上发表或录用论文7篇，在专业顶级SCI期刊上发表论文2篇，在专业顶级国际会议上发表论文1篇，申请发明专利2项，培养博士研究生1名、硕士研究生5名。