分布式小水电对受端电网运行稳定的影响本科毕业.doc

《分布式小水电对受端电网运行稳定的影响本科毕业.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《分布式小水电对受端电网运行稳定的影响本科毕业.doc（45页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、 学号_20080403703107_ 密级_武汉大学东湖分校本科毕业论文 分布式小水电对受端电网运行稳定性的影响院（系）名 称：电子信息工程学院专 业 名 称 ：通信工程学 生 姓 名 ： 指 导 教 师 ：朱秋萍 教授 二一二年五月 BACHELORS DEGREE THESIS OF DONGHU COLLEGE WUHAN UNIVERSITYThe distributed small hydropower influence on the operation stability of power gridCollege ：Electronic and Information Engi

2、neeringSubject ：Communication EngineeringName ： Directed by ：Zhu Qiupin Professor May 2012 郑 重 声 明本人呈交的学位论文，是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，所有数据、图片资料真实可靠。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。本学位论文的知识产权归属于培养单位。 本人签名： 日期： 2012年5月 III摘 要随着分布式小水电电源容量的不断增大，其对主网安全稳定运行的

3、影响不容忽视。本文以湘南电网为研究对象，以电力系统综合分析程序（PSASP）为研究工具，研究了分布式小水电对电网暂态稳定性的影响。首先，运用统计综合原理和加权平均方法，提出了一种小水电集群的集结等效方法和含分布式小水电的配电网综合负荷等效建模方法，并以现场实际调查信息为依据确定了小水电集群集结等效模型的参数；利用PSASP构建了含分布式小水电的仿真系统，经仿真反演验证了上述等效建模方法的有效性和模型的正确性。其次，采用5种计算模型，就夏季小方式（小水电满发，取系统夏季最小负荷）和冬季大方式（小水电最小出力，取系统冬季最大负荷）进行典型短路故障条件下的暂态稳定计算，比较研究了分布式小水电对受端电

4、网暂态稳定性的影响。研究结果表明：考虑小水电动态特性后，湖南主网的暂态稳定性水平、特别夏小方式下主网系统的暂态稳定水平有了较大提高。但夏小方式下系统的稳定性仍较冬大方式下主网系统的稳定性差，因此，在夏小方式下，应特别重视主力电厂的出力安排并制定有效的稳控措施。关键词：电力系统；分布式小水电；综合负荷建模；暂态稳定性 武汉大学东湖分校本科毕业论文ABSTRACTThe power supply capacity of small hydropower distributed is increasing, whose influence to the safe and stable operati

5、on of the main power grid cannot be neglected. Based on the southern power grid as the research object, taking the electric power system comprehensive analysis program (PSASP) for research tools, the paper studied how the small hydropower distributed influenced the power grid transient stability.Fir

6、st of all, using statistical comprehensive principle and weighted average method,the paper puts forward a equivalent method of the small hydropower cluster and the comprehensive load equivalent modeling methods of distributed small hydropower power network, and with the actual investigation informat

7、ion as the basis,the thesis determined the small hydropower cluster rally equivalent parameters of the model; built distributed small hydropower simulation system by using PSASP, and the simulation verified the equivalent inversion the efficiency of the modeling method and the validity of the model.

8、Second, the five kinds of calculation model have a transient stability calculation in the summer small way and winter big way under the condition of a typical short circuit, and comparatively study how the small hydropower distributed influence power grid transient stability. The results show that:

9、considering the small hydropower dynamic characteristics,the transient stability level of Hunan power grid,especially in summer small way,have improved greatly. But in summer small way the stability of the system is not better than the system under the winter big way.Therefore, in summer small way,

10、attention should be paid to the main power plant output arrangement and make effective stability control measures.Keywords: Electric power system; Distributed small hydropower; Comprehensive load modeling; Transient stability 4目 录摘 要IVABSTRACTV第一章 引言11.1 湖南电网概况11.2 湖南小水电分布式电源发展现状11.3 湖南小水电分布式电源对主网运行

11、影响概述21.4 研究意义31.5 本文的主要工作和章节安排31.5.1 本文的主要工作31.5.2 本文的章节安排3第二章 考虑小水电影响的配网综合负荷建模52.1 小水电分布式电源模型研究综述52.1.1 研究意义52.1.2 含小水电分布式电源综合建模研究的必要性52.1.3 研究动态62.2 小水电综合等效建模及含小水电的配网综合负荷等效建模62.2.1 小水电机组特点及其等效建模思路62.2.2 分布式小水电的综合等效建模82.2.3 含分布式小水电的配网综合负荷等效建模142.3 含小水电的综合负荷模型的典型参数及推广应用192.3.1 典型机组容量的确定192.3.2 典型机组参

12、数的确定212.3.3 地区小水电差异性分析212.3.4 模型适用性的调整212.4 本章小结24第三章 考虑分布式电源综合负荷模型对电网稳定性影响分析253.1 前言253.2 仿真计算条件253.2.1 计算数据及计算负荷水平253.2.2 仿真计算工具253.2.3 暂态稳定判据263.2.4 发电机模型263.2.5 负荷模型263.2.6 具体仿真使用模型263.3 计算结果及分析293.3.1 湘西北地区暂态稳定水平分析293.3.2 湘中地区暂态稳定水平分析293.3.3 湘西南地区暂态稳定水平分析303.3.4 湘南地区最小开机分析303.3.5 总体分析313.4 本章小结

13、32第四章 总结与展望334.1 总结334.2 下一步的研究方向34参考文献35致 谢37附 录38附录A 电压等级分层等效原则 38附录B 湘中与湘西北地区暂态稳定性计算结果图表40第一章 引言1.1 湖南电网概况截止2010年10月底，湖南电网统调机组214台（不计风力发电机组台数），统调装机容量21504.98MW，容量同比增长4.77%。按调度关系分，网调调度装机容量5910MW，占统调装机容量的27.48%；省调直调及委托和许可调度装机容量15994.98MW，占统调装机容量的72.52%。按接入系统电压等级分，接入500kV系统的装机容量8360MW，占统调装机容量的38.87%

14、；接入220kV系统的装机容量2307.48MW，占统调装机容量的10.73%。按机组类型分，火电装机容量11890MW，占统调装机容量的55.29%，其中600MW级及以上的机组8台；水电装机容量8318.68MW，占统调装机容量的38.68%；抽水蓄能机组装机容量1200MW，占统调装机容量的5.58%；风力发电装机容量36.3MW，占统调装机容量的0.17%；生物质能装机容量60MW，占统调装机容量的0.28%。截止2010年10月底，500kV变电站16座（含艳山红开关站），500kV变压器24台，容量19000MVA，容量同比增长4.11%。220kV变电站135座（含黄秧坪和康田开

15、关站），220kV变压器278台，容量33070.08MVA，容量同比增长19.18%，其中用户专用变电站25座，220kV变压器91台，容量6550.08MVA，同比增长27.82%。截止2010年10月底，500kV线路43条，长度3747千米（含葛岗线在湖南境内的91千米和江复、线在湖南省境内的352千米），长度同比增长9.88%，其中用户专用线路48条，长度616千米，长度同比增长45.28%。截止2010年湖南电网的年度最大负荷为17162MW，同比增长17.35%，最小负荷6339MW，同比增长31%；平均峰谷差3270MW，同比增长13.21%；用电量781.80亿千瓦时，同比增

16、长18.68%。1.2 湖南小水电分布式电源发展现状小水电是小型水电站的简称。其装机容量规模因各国国情而异，如美国的小水电定为装机容量15000kW及以下，日本、挪威为10000kW及以下，土耳其为5000kW及以下。中国的小水电在现阶段主要是指由地方、集体或个人集资兴办与经营管理的，装机容量25000kW及以下的水电站和配套的地方供电电网。本课题中的小水电专指通过110kV以下电压等级并网的水电站。湖南省河流密布，大小河流5341条，水力资源非常丰富。湘、资、沅、澧四水流域干支流的理论蕴藏量为15320MW。已查明可开发量达12990MW，其中100MW以下的中小水电可开发量达6830MW。

17、按地区分布，水能资源理论蕴藏量主要分布在湘南、湘西。截止2010年底，110kV以下电压等级并网，总装机容量约为6900.8MW，5MW及以上约3567.74MW，占全水电装机容量的51.7%。湖南小水电站具有分布式的电源特性，生态效益明显，具有多、小、灵活的特点。由于湖南省小水电绝大部分为径流式或库容较小的水电站，其运行受到季节性河流水量变化的影响。因此小水电的运行方式可分为两个阶段来观察，即夏季季节性雨水丰富，小水电机组满发的丰水期；冬春季节江河流量减小，小水电机组不发或者少发的枯水期。根据丰水期、枯水期用电负荷变化的情况，又可以具体分为丰水期大负荷、丰水期小负荷；枯水期大负荷、枯水期小负

18、荷四种情形。小水电这种来水时集中发电，不来水时大量停发的运行特点，造成系统负荷预测偏差大，导致统调机组的开停计划性不强，影响系统潮流的优化调度，以及发电机组和输电设备检修的合理安排，并且大多数小水电站缺乏相关的稳定装置及控制设备，其可能与主网大机组之间产生低频振荡，影响主网系统的稳定性。1.3 湖南小水电分布式电源对主网运行影响概述小水电清洁分布式能源的大力发展，有利于促进湖南电网能源结构改善，缓解由于煤炭资源消耗所带来的环境污染压力，推进两型社会的建设。但是小水电的发电方式受气候影响大，出力具有较强的随机性和波动性，且由于其发电受地理环境因素的制约，呈现出分布广泛、容量小、出力具有较强的不确

19、定性等特点。随着小水电分布式电源装机容量的不断增大，其对主网安全稳定运行的影响不容忽视。湖南110kV以下电压等级并网总装机容量约为6900.8MW，而除白云电站等少数电站具有库容外，其余绝大多数小水电为径流式电站，调节能力差，负荷变化大，丰枯差大，给电网统调电厂的方式安排带来了较明显的影响。小水电站由于自身调节能力的限制，在极端天气条件下（如丰水期出现的短时干旱），其出力的急剧变化会给主网的安全稳定运行带来不利影响。因此，必须对小水电对主网安全稳定运行影响展开系统研究，在充分发掘分布式电源供电潜能的基础上，制定相应技术措施，抑制其对主网安全运行所产生的不良影响，确保主网的安全稳定运行。1.4

20、 研究意义研究分布式小水电对主网安全稳定运行影响的基本手段是电网仿真，而电网仿真所需负荷模型一般是主网之220kV变电站的110kV或220kV母线的综合负荷模型，它是包括110kV及以下配电网络在内的综合负荷等效描述。在小水电分布式电源分散地接入配网侧的情况下，大量分布式电源成为电力系统配网侧综合负荷的重要组成部分，从而使原本就十分复杂的综合负荷特性的复杂程度大大增加。分布式发电技术的逐步推广而带来的分布式电源容量的不断增大，无疑将使这种影响成为决定配网侧综合负荷特性的重要因素。因此，如何准确描述分布式电源接入后的配网侧综合负荷特性成为电力系统综合负荷建模面临的新的挑战。基于上述背景，本项目

21、将深入研究含有大量特性各异、分布广泛、容量比例逐步增加的分布式小水电电源之配网侧综合负荷的建模原理、方法和技术，建立考虑小水电分布式电源影响的“广义综合负荷模型”；深入研究分布式小水电电源接入配网后暂态（功角、电压）稳定性及其规律性。通过上述研究，为考虑分布式小水电影响的电网仿真计算、受端配电网络规划提供模型以及理论方法与技术支持。因此，本项目的研究具有重要理论与实际意义，其成果具有广阔的推广应用前景。1.5 本文的主要工作和章节安排1.5.1 本文的主要工作(1)实际调查了湖南电网及其小水电分布式电源发展现状；(2)提出了一种小水电集群的集结等效方法；(3)提出了含分布式小水电的配电网综合负

22、荷等效建模方法；(4)根据实际调查确定了模型参数，并通过仿真分析验证其有效性和适用性；(5)采用5种模型（不同符合模型和网络的组合）的对比仿真，系统分析了小水电模型对湖南主网暂态稳定性的影响。1.5.2 本文的章节安排以下为本文各章节的简要概述：第一章 引言，主要介绍本论文的课题背景，研究的意义和本文所做的工作。第二章 考虑小水电影响的配网综合负荷建模，说明了构建小水电分布式电源模型的研究意义和必要性，介绍了国内外研究现状；以莲塘变配电网为例，提出了一种小水电集群的集结等效方法和含分布式小水电的配电网综合负荷等效建模方法，据实际调查数据确定了小水电集群集结等效模型的参数；经仿真反演验证了上述等

23、效建模方法的有效性和模型的正确性。第三章 考虑分布式电源综合负荷模型对电网暂态稳定性影响分析，在常规主网仿真网络的基础上衍生出含湘南郴州配网、含全网小水电等效模型的仿真网络等五种仿真计算模型，从不同季节运行方式和不同负荷水平，对湖南电网各地区稳定水平进行了全面校核，特别是对湘南地区的稳定水平及最小开机方式进行分析研究；与基于当前正在使用的负荷模型的电网稳定计算分析结果进行比较。第四章 结语，指出本课题研究的成果或观点，对其应用价值加以预测和评价，并指出今后进一步在本研究方向进行研究工作的展望与设想。武汉大学东湖分校本科毕业论文第二章 考虑小水电影响的配网综合负荷建模2.1 小水电分布式电源模型

24、研究综述2.1.1 研究意义小水电属于分布式电源，研究分布式小水电对电网安全运行的影响的基本手段是电力系统仿真。电力系统仿真计算不但是电力系统动态分析与安全控制的基本工具，也是电力生产部门用于指导电网运行的基本依据。电力系统建模是仿真计算的基础，如果模型不够准确，在临界情况下有可能改变定性结论，或者掩盖一些重要现象。国际上近年来发生的一系列停电事故，比如美国与加拿大2003年的“8.14”事故、欧盟2006年的“11.4”事故等，事故分析报告中都指出由于所采用的模型缺乏准确性，难以再现事故特性。著名的案例是WSCC对1996年“8.10”事故的仿真，一开始电力负荷采用静态模型，仿真结果是稳定的

25、，不能再现事故时出现的增幅振荡。而后通过修改电力系统模型和参数，特别是将电力负荷采用电动机加静态模型，才能够再现事故时的增幅振荡现象。不恰当的模型会使得计算结果与实际情况不一致，或偏乐观，或偏保守，从而构成系统的潜在危险或造成不必要的投资。当缺乏准确模型时，人们常常试图采用所谓的“保守”模型，即模型计算出来的安全指标（如输送功率极限）比实际电力系统情况要低。这种做法对现代大型电力系统往往是不妥的。因为模型对大规模电力系统的正负影响事先难以确定，在某种情况下是“保守”的但在另一种情况下却是“冒进”的。我国电力生产部门采用传统的电力系统仿真模型指导电力生产时，已经发现互联电网的稳定水平达不到预期目

26、标，造成电能传输阻塞，通过修改电力系统模型和参数有时能够提高传输功率极限达25%左右。所以建立合适的电力系统模型，能够提高传输能力，或者消除安全隐患，具有显著的经济和社会效益。2.1.2 含小水电分布式电源综合建模研究的必要性在研究一个大型区域电网时，由于网络结构复杂，电网电压等级跨度大，节点数众多，若要对所有的网络节点和元件进行详细仿真，其计算量会非常大，因此我们在对主网进行仿真时往往需要将低电压等级的网络和元件进行等效，而电网仿真所需负荷模型一般是主网之220kV变电站的110kV或220kV母线的综合负荷模型，它是包括110kV及以下配电网络在内的综合负荷的等效描述。而分布式电源通常是通

27、过110kV及以下的网络上网的，为了深入研究低压配电网中广泛接入的分布式电源对电网的影响，有必要在对这些分布式电源的并网运行外特性进行分析的基础上，构建能满足适合主网仿真需要的等值模型。2.1.3 研究动态一、分布式电源建模方面小水电建模方面，由于小水电采用的机组绝大多数是同步发电机，电源技术非常成熟，理论研究也对小水电电源特性研究得也比较透彻1-3。二、含分布式电源配网综合负荷建模方面含分布式小水电配网综合建模方面，由于小水电发展趋于饱和，以往对小水电的重视程度不够，因此对于小水电配网综合建模的具体实用方法提得不多，但以往用于主网机组参数确定和简化的方法可以值得借鉴4-6。在一般性的含分布式

28、电源配网综合负荷建模方面，就模型结构来看，目前已有一些文献就含分布式电源配网综合负荷建模方面进行了相关研究。文献7在简单仿真网络中运用总体测辨的建模方法从参数辨识拟合效果的角度分析了分布式电源接入容量对传统负荷模型适用性的影响。文献8-11分析了在分布式电源接入情况下，不同负荷模型结构各自的优缺点和适用场合。就综合等效模型参数确定方法来看，最常用的是统计综合法和总体测辨建模法。在这些研究中并没有就具体的分布式电源的等效特性做出解释和说明，由于分布式电源的特性各异，研究结果的准确性和适用性都有待检验。因此为评估这些具体的分布式电源并网对系统的影响，构建含小水电的配网侧综合负荷模型并获取相应模型参

29、数成为研究人员亟需解决的重要课题之一。2.2 小水电综合等效建模及含小水电的配网综合负荷等效建模2.2.1 小水电机组特点及其等效建模思路2.2.1.1 小水电机组特点小水电数目众多，接入方式多种多样，为了更加系统和规范地去研究小水电，在对小水电这种分布式电源建模之前，有必要对小水电的特点做出说明。以小水电丰富的郴州地区为例，通过对资兴、桂阳两地电网的小水电进行调查，发现小水电具有以下特点：（1）小水电站采用的机组类型比较集中，小水电站发电机机组采用的绝大多数是凸极同步发电机，少数采用异步发电机。（2）小水电站装机容量分布比较广，单机容量从几十千瓦到几十兆瓦不等。（3）小水电站一般为径流式水电

30、站，没有库容，调节能力很弱，在丰水期满发、在枯水期少发或停机不发，出力受季节性影响很大。2.2.1.2 含小水电配网综合等效建模思路在小水电分散区域，在变电容量允许的情况下，一般直接通过附近的配电网络上网发电，在小水电集中的区域，则是通过专变升压后送入主网。另外受小水电所在区域地理环境、流域、库容以及电网网架结构的影响，小水电并网发电所接入的配电网络层面会有所不同，上网点的电网电压等级可以从10kV、35kV到110kV不等，其接入的方式如图2.1所示。图2.1 小水电各个电压等级接入示意图由图2.1可以看出，同一个节点既可能是负荷接入点，又可能是小水电并网点，分布式小水电和负荷是交织在一起的

31、，因此本研究提出按照电压等级分层等效的原则来对我们的含分布式小水电的综合负荷模型结构和参数进行分析。按照电压等级分层对小水电集群进行等效的具体思路和方法说明见附录A。对小水电集群进行等效后，整个含分布式小水电的综合等效负荷模型结构如图2.2所示，由三个部分组成：等值小水电、传统负荷、网络等值阻抗，其中等值小水电是对网内所有小水电机群的一个总体等值。图2.2 综合等效负荷模型结构2.2.2 分布式小水电的综合等效建模2.2.2.1 基本原理和方法由于小水电数量多、地理位置分布广、容量大小不一、运行方式具有类似的季节性等特点，本课题采用统计综合和仿真反演检验相结合的方法来对小水电机群的综合等效进行

32、研究，其流程图如图2.3所示。图2.3 综合模型等效研究流程图（1）首先确定等值小水电发电机组的模型结构；（2）在确定模型结构的基础上寻找模型参数的确定方法；（3）检验模型的有效性；（4）调整模型参数最终满足模型应用要求。以下几个小节将分别对上述的操作步骤和方法进行详细原理说明。2.2.2.2 等值小水电机组模型结构的研究对于等值小水电发电机组，通过上述章节中所述的小水电机组的特点，本研究对单个小水电机组的描述采用传统凸极同步发电机模型来进行等效。针对凸极机的特点，加之小水电发电机结构简单，忽略阻尼绕组动态特性，进而小水电机组可以用三阶微分模型进行等效描述，方程如式（2.1）所示。（2.1）式

33、中：xd、xd、xq分别为发电机d轴同步电抗、d轴暂态电抗、q轴同步电抗；Td0、TJ分别为d轴励磁绕组定子开路时间常数、转子惯性时间常数；Eq、分别为q轴暂态电势、转速、转子位置角；Efd为励磁绕组在定子绕组产生的电势；D为阻尼系数；KG为饱和系数；为中心角频率；PT为原动机输入功率。励磁调节器用来维持端电压的恒定，小水电采用的励磁系统相比大型水电机组而言比较简单，为简化起见，对励磁系统采用比例反馈模型，其输入输出特性可用公式（2.2）来表示。（2.2）调速器用来维持输出功率的恒定，由于小水电调速器的时间常数比较大，在暂态过程中，可以近似忽略其动态特性。2.2.2.3 等值小水电机组模型参数

34、的确定在电力系统的动态等值方法中，基于发电机的同调等值法是最基本的一种，而在同调等值法的相关发电机群参数聚合中常用的是频域聚合法，但是聚合算法复杂，对于大系统等值时间长，针对配电网络结构复杂的特点，本研究采用加权聚合的方法对发电机集群参数进行聚合。如式（2.3）所示，G表示待聚合的发电机集群集合；Sj表示第j台机组的容量；Xj表示待聚合机组的参数。对于发电机的励磁系统也采用式（2.3）进行参数聚合。（2.3）2.2.2.4 等值模型的验证为了检验上述聚合方法的有效性，这里采取逐级等效验证的方法来进行对比分析。首先是对合兴电站的两台机组进行分析，如图2.4所示为合兴电站两台机组等效示意图，利用P

35、SASP仿真软件分别对原系统和加权等值后的系统进行暂态稳定仿真，在上网馈线距离2080母线50%的位置处发生相同程度的三相短路故障，故障发生时间为22.2s，持续时间为0.2s。为了比较等效前后机组对系统暂态稳定影响，我们主要进行两个方面的分析：摇摆曲线分析和功率外特性分析。图2.4 合兴电站机组等效示意图合兴电站的各发电机具体参数及采用容量加权等值法获取的相应的等值机组参数如表2.1所示。表2.1 发电机参数发电机母线名Ra(p.u)Xd(p.u)Xd(p.u)Xq(p.u)Td0(p.u)Tj(p.u)Sb(MVA)（1）摇摆曲线分析分别观察等值前后合兴电站附近的两个小水电（甘水电站和光明

36、电站）的相对功角摇摆曲线，如图2.5所示。图2.5 等值前后发电机相对功角曲线由图2.5可以看出，在12秒的仿真时间内，对合兴电站等值前后，系统其它电站之间相对功角曲线具有有较好的相似性，说明该等值方法是切实可行的。（2）功率外特性分析分别观察合兴电站等效前后，上网点2080#母线功率的变化情况，仿真结果如图2.6所示，等值前后的功率在电压下降的过程中的变化曲线基本重合，可见机组等值后的外特性是与等值前一致的，从电站对外总体特性的角度验证了该等值方法的正确性。图2.6 等值前后2080#母线有功功率对比2.2.2.5 等值模型的参数灵敏度分析及调整为了更加精确地对网络进行等值，需要对参数的灵敏

37、度进行分析，而为了使得各参数的灵敏度之间有可比性，本研究中评价灵敏度的公式如下：（2.4）（2.5）式（2.4）中，P表示因变量，即灵敏度评价指标；Xj表示自变量，即待研究的参数；Rsensitivity j表示因变量对第j个自变量的灵敏度。式（2.5）中，Y（Xj,K)表示在第j个参数组的情况下，第K个离散时刻的响应。根据研究重点的不同，评价指标的选取亦有多不同。在众多评价指标中，较为常见的指标是系统动态曲线的误差加权平均和，即观察参数变化前后对某个动态响应曲线的影响。其具体思路是，其它参数固定在初始值不变，每改变其中一个待研究的自变量参数，就进行一次相同故障情况下的暂态稳定仿真，为了使得灵

38、敏度结果有可比性，参数的调整幅度按照未调整之前的各参数的初始值的百分比进行调整，使得参数在初始值的20%的范围内变化。如表2.2所示，每变动一个参数，仿真一次，总共要进行49次仿真。表2.2 灵敏度仿真参数取值编号123456参数百分比Ra（p.u）Xd(p.u)Xd(p.u)Xq(p.u)Td0(p.u)Tj(p.u)整个仿真时间段内参数变化后相对应的的功率残差值及其变化趋势对比分别如表2.3、图2.7所示。表2.3 功率残差P(Ra)P(Xd)P(Xd)P(Xq)P(Td0)P(Tj)图2.7 各残差变化趋势对比图2.7中，每条曲线不同位置处的斜率即对应该残差在此参数大小下的灵敏度，由图2

39、.7可以清楚看出在整个仿真时间段内参差变化趋势有以下几个特点：（1）从各参数之间的纵向对比来看，小水电机组功率外特性对机组的机械惯性时间常数Tj最灵敏，对定子绕组电阻Ra的灵敏度最弱；（2）就同一参数而言，参数增大的方向和参数减小的方向，功率响应残差变化幅度不一致，往参数减小的方向，反应要更加灵敏；（3）对比参数Xq和Xd所对应的曲线，在参数增大的方向上，Xq的灵敏度要低于Xd，而在参数减小的方向上，Xq的灵敏度要高于Xd。具体对参数分析来看：（1）定子电阻（Ra）灵敏度分析发电机有功功率变化趋势：Ra由小变大，有功振荡幅度也由小变大。（2）d轴同步电抗（Xd）灵敏度分析发电机有功功率变化趋势

40、：Xd由小变大，有功振荡幅度也由大变小。（3）惯性时间常数（Tj）灵敏度分析惯性时间常数直接反应在转子摇摆曲线的摇摆频率上面，特征很明显。因此在对模型参数进行调整时，应该按照灵敏度从大到小的顺序对相关参数进行调整。2.2.3 含分布式小水电的配网综合负荷等效建模为了将前述的小水电机群等值方法推广到配网综合负荷中的分布式小水电等值，继续以莲塘变304#配电网络进行研究，如图2.8所示，以图中网络的局部为研究对象，对包括负荷、小水电、配电网在内的网络进行等值分析。此等值方法的重点在于如何确定等值模型中负荷、小水电、配网的参数。等值负荷即为所研究区域总的负荷，包括除了下网负荷之外，还包括小水电区域的

41、自供负荷。对于这些负荷我们采用传统的静态负荷加感应电动机来描述，所占的比例沿用湖南省电网调查统计的35%恒阻抗+65%感应电动机；小水电等值仍然采用本研究上述章节中采用的方法；配电网等值有两种方法：一种是根据原始网络潮流计算的结果，把总的网络损耗折算成配网等值阻抗；另一种方法是根据网络的线损率来确定配网等值阻抗。本研究采用第一种，即根据网络潮流计算出的损耗确定配网等值参数。等值前得的发电机机组及等值机组参数如表2.4所示，等值网络参数如表2.5所示。图2.8 等值示意图表2.4 发电机参数发电机母线名参数Ra(p.u)Xd(p.u)Xd(p.u)Xq(p.u)Td0(p.u)Tj(p.u)Sb

42、(MVA)麻料电站0.034681.3970.2120.5080.60435.1690.157泮家富友电站0.021741.550.210.5041.38582.69390.25板山塘电站0.014671.58370.22220.53332.30523.02300.78752084（等效机组）0.018781.55210.21830.52381.18893.23611.1945表2.5 等效后的其他网络参数参数Re()Xe()PL(MW)QL(MW)在上网馈线距离2063母线50%的位置处发生相同程度的三相短路故障，故障发生时间为22.2s，持续时间为0.2s。同样进行两个方面的分析：摇摆曲线

43、分析和功率外特性分析。图2.9为等值前后民强电站和光明电站的相对功角曲线对比，可以看出，等值前后的曲线在故障之后的一段时间内（第一摆振幅）是拟合的比较好的，并且回稳的时间也十分相近。图2.10为地区配电网对外功率特性等值前后对比曲线，可以看出，等值前后，地区配网对外特性具有较高的相似性。这说明对小水电集群采用的等值方法是合理的。图2.9 母线2063#下属网络等值前后发电机相对功角曲线图2.10 等值前后2063#母线有功功率对比综上分析，我们选用配网阻抗+负荷+同步发电机的等效模型来对小水电网路进行等值。为了进一步检验上述综合等效模型结构以及参数确定和调整方法的有效性，继续以桂阳县实际小水电网络为例，将等效范围扩大至莲塘变下属的整个10kV网络，等值示意图如图2.11所示