计及复杂非线性因素的发电机模型对电网输电能力影响仿真分析

慕 腾，张爱军，许国瑞，刘小恺，邢华栋

（1.内蒙古电力科学研究院，呼和浩特 010020；2.内蒙古自治区电力系统智能化电网仿真企业重点实验室，呼和浩特 010020；3.华北电力大学，北京 102206）

0 引言

日益复杂的电网结构给电力系统的安全稳定运行带来了新的挑战，如何在保证电网安全的前提下，充分挖掘电网输电能力，保障各区域的电力供应，实现能源资源优化配置，已成为众多学者研究的热点[1-2]。部分学者提出采用电力电子设备来实现潮流优化、改善系统的动态响应，提升电网的输电能力[3-5]。也有学者在电网建设层面做了有益探索，如特高压输电技术的广泛应用，促进了跨区域互联，缓解了我国因资源与负荷逆向分布的西部“窝电”与东部供电紧张并存的局面[6-8]。另外，以安全性、经济性为目标的输电能力优化也成为探究电网输电能力的一个重要分支[9]。但对于发电机模型的精确度与电网稳定性相结合方面的研究尚未引起关注。大电网仿真分析中，微观元件建模的精确性对计算结果至关重要，模型参数过于保守会造成不必要的浪费，过于激进则会产生安全稳定隐患，因此，开展合理、精确模型的研究工作非常重要。

1 场-路-网耦合的时步有限元建模

在考虑发电机动态过程中磁场饱和、畸变及集肤效应等非线性因素影响的情况下，建立精确的系统场-路-网耦合时步有限元模型，并以单机无穷大系统为例进行分析。系统仿真模型如图1所示，发电机模型采用基于场-路耦合的时步有限元模型，励磁系统包括了自动电压调节器（AVR）和电力系统稳定器（PSS），不考虑调速器的作用[10-11]。……