电力系统中负负荷等值对暂态稳定仿真的影响

郑晓雨，郑静媛，万 雄，武 力，周才期

（1.国家电力调度控制中心，北京 100031；2.北京市电力公司 丰台供电公司运维检修中心，北京 100161）

在大型电力系统计算中，往往只针对高电压等级的网络进行分析，而对于低压受电网，通常采用等值为负荷的方法进行处理［1-9］。但随着电力系统规模的扩大，电网特性越来越复杂，小型风力、光伏、燃气发电等分布式电源迅猛发展，自备电厂也大量出现，传统仿真中的低压等值负荷节点很多时候在满足当地负荷的同时，开始向主网供电，然而在目前的仿真当中仍然把这些低电压等级的节点等值为负荷节点来处理［10-12］，只不过此时的负荷节点消耗的功率为负，即通常所说的负负荷。例如，在河北南网的仿真当中就有新蔚站、周村站、南宫站等15个站点被当做负负荷来处理。这种处理方法在一定程度上简化了计算过程，但由此而带来仿真上的误差却很少被人们所关注。本文以EPRI-36节点系统为例，对负负荷等值前后系统的暂态稳定计算结果进行比较。

1 仿真系统

EPRI-36节点系统等值前结构图见图1。系统的骨干网架为500kV和220kV，在220kV的BUS20上搭建了一个110kV的低压网络，如图1中圆圈所示；110kV网络中含有一台出力400MW的机组和一个193MW的负荷，110kV网络通过一台主变与主网相连，向220kV侧输送功率为200MW。

为了比较负负荷等值前后系统的暂态稳定特性，将图1中的低压网络进行等值，等值为一个负负荷，负荷值为-200MW。等值前后系统中重要节点的电压和联络线功率如表1和表2所示。

图1 EPRI-36节点系统等值前结构图

从表1和表2可以看出，等值前后系统的潮流及电压几乎完全相同，因此可以认为负负荷等值前后两个系统在潮流方面是完全等价的。

表1 等值前后系统中各支路功率

2 等值前后系统的暂稳结果比较

随着风电、光伏以及其他分布式电源的发展，主变倒送功率的现象越来越普遍。通过上面介绍可以看出，将倒送功率的节点等值为负负荷节点在潮流计算方面是完全可以的，但等值为负负荷后的系统在暂态稳定分析方面的特性是否也与等值前相同需要进行分析。下面以图1所示系统为例，比较等值前后系统的暂态稳定性能。

表2 等值前后系统中各节点电压

所采用的扰动是：1.0s时在线路13（BUS20—BUS22）距BUS20侧20%的地方，A相发生金属接地故障，1.1s后故障切除，BUS3—BUS4间的功角、线路8（BUS16—BUS20）上的功率、BUS16的电压变化如图3至图5所示。

图3 BUS3-BUS4间的功角

图4 线路8（BUS16-BUS20）上的功率

图5 BUS16的电压变化

从图3至图5可看出，等值前系统在经受扰动后，功角发生持续震荡，电压也出现持续波动，而等值后系统在经受扰动后很快恢复稳定，出现这种情况的原因是在等值之前。BUS20的110kV侧含有出力为400MW的发电机，在系统受到扰动后，发电机已经失稳了，其功角曲线见图6。发电机失稳会造成全网功率和电压波动，按照暂态稳定的判定标准，此系统在当前扰动下是暂态失稳的，而等值后的系统因低压侧电源和负荷被等值成一个负负荷，不具有动态特性，因此低压侧发电机失稳的特性就不会被仿真出来，所以等值后系统在同样地扰动下是暂态稳定的。

图6 110kV侧发电机功角

从图6可以看出，同样系统在负负荷等值前后，虽然潮流是相同的，但是暂态稳定结果却截然相反。

3 结语

在大电网仿真当中将低压网络等值为负负荷主要是基于两个考虑：一是受计算手段的限制，以往受硬件或者算法限制无法计算由成千上万节点组成的系统；二是以往系统结构比较简单，组成比较单一，等值为负负荷后仿真结果不会变化很大。但是随着电网变得越来越复杂，同时系统分析的手段也越来越先进，PSASP等软件可以计算上万节点的系统，完全可以满足精细仿真的需要，负负荷的存在已经严重影响到了仿真的准确度。因此，为了精确把握系统的运行特性，需要将建模延伸到110kV侧甚至10kV侧，只有这样才能适应日益发展的智能电网的需要。

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