大型沖擊性負(fù)載對(duì)電網(wǎng)影響及治理關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、沖擊負(fù)載是指具有周期性或非周期性突變特征的負(fù)載，大型沖擊負(fù)載是指接入系統(tǒng)電壓等級(jí)高、功率變化幅度大、功率變化頻度高的沖擊負(fù)載，其主要負(fù)荷特性包括功率沖擊特性、非線性特性和三相不對(duì)稱特性。隨著工業(yè)現(xiàn)代化及電力電子能量變換技術(shù)廣泛應(yīng)用，各類廣義沖擊負(fù)載大量投產(chǎn)，在實(shí)現(xiàn)節(jié)能增效的同時(shí)，其引起的公用電網(wǎng)電能質(zhì)量問(wèn)題對(duì)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生了重大影響，主要包括:有功不平衡引起的頻率偏差和電網(wǎng)資產(chǎn)利用率低;無(wú)功不平衡與波動(dòng)引起的電壓偏差、電壓波動(dòng)

2、與閃變、線損增大;諧波引起的電力設(shè)備非線性故障和功率損耗;負(fù)序電壓引起的電機(jī)發(fā)熱和運(yùn)行不穩(wěn)定等。
　　目前，在我國(guó)影響面最大的沖擊負(fù)載為交流電弧爐和電氣化鐵路，論文重點(diǎn)研究交流電弧爐和電氣化鐵路大型沖擊負(fù)載的負(fù)荷特性、對(duì)公用電網(wǎng)的影響、接入系統(tǒng)設(shè)計(jì)和綜合治理等關(guān)鍵技術(shù):以寶鋼150t交流電弧爐為例，研究交流電弧爐運(yùn)行功率建模方法、交流電弧爐對(duì)電網(wǎng)的沖擊特性及補(bǔ)償裝置控制功能的測(cè)試評(píng)估技術(shù);以張家港地區(qū)電弧爐沖擊負(fù)荷群為例，研究電弧

3、爐負(fù)荷群對(duì)公用電網(wǎng)影響評(píng)估和接入系統(tǒng)技術(shù);以寧杭高鐵湖熟牽引站為例，研究電氣化鐵路負(fù)荷特性建模與仿真、測(cè)試評(píng)估和電氣化鐵路綜合治理關(guān)鍵技術(shù)，具體研究?jī)?nèi)容包括:
　　(1)開(kāi)展基于FCM模糊聚類算法的沖擊負(fù)載分類方法研究。由于沖擊負(fù)載種類繁多，負(fù)荷特性、接入電壓、PCC點(diǎn)容量、有功沖擊和無(wú)功沖擊等不盡相同，其電能質(zhì)量評(píng)估方法、系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化和綜合治理措施也各具特點(diǎn)，為探求沖擊負(fù)載普遍規(guī)律，應(yīng)用FCM模糊聚類算法，根據(jù)實(shí)測(cè)的PCC點(diǎn)容量

4、、有功沖擊和無(wú)功沖擊，提出了將沖擊負(fù)載劃分為大型沖擊負(fù)載和中型沖擊負(fù)載的分類方法，得出交流電弧爐和電氣化鐵路是最具代表性大型沖擊負(fù)載，為后續(xù)建模、接入系統(tǒng)計(jì)算和仿真、電能質(zhì)量評(píng)估和綜合治理提供理論依據(jù)。
　　(2)開(kāi)展交流電弧爐和電氣化鐵路沖擊負(fù)載的建模研究。交流電弧爐煉鋼產(chǎn)品方案和工藝流程復(fù)雜，電氣化鐵路運(yùn)輸方案、牽引供電、列車運(yùn)行控制、運(yùn)營(yíng)調(diào)度等流程也十分復(fù)雜，須深入研究交流電弧爐和電氣化鐵路對(duì)電網(wǎng)的影響機(jī)理。根據(jù)交流電弧爐系

5、統(tǒng)組成、工藝流程、供電技術(shù)條件和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，提出了一種基于運(yùn)行功率計(jì)算的電弧阻抗模型，模型精度高，可優(yōu)化電極控制，提高供電效率，減少耐材和電極損耗，以及對(duì)電網(wǎng)的沖擊影響;根據(jù)電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)及其用電特性，建立了一種電氣化鐵路沖擊負(fù)荷特性的通用模型，由牽引變壓器、牽引整流器、牽引逆變器和牽引電機(jī)等若干子模型組成，為進(jìn)一步開(kāi)展交流電弧爐和電氣化鐵路沖擊負(fù)載的預(yù)評(píng)估和測(cè)試評(píng)估研究提供了理論基礎(chǔ)。
　　(3)開(kāi)展交流電弧爐和電氣化鐵路

6、沖擊負(fù)載的預(yù)評(píng)估和測(cè)試評(píng)估研究。交流電弧爐和電氣化鐵路用電均具有沖擊性、非線性、不平衡等共性特點(diǎn)，對(duì)供電可靠性要求非常高，同時(shí)對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量也會(huì)造成重大影響和污染，涉及供配用電多方位多層次交互作用和交互影響，須深入研究交流電弧爐和電氣化鐵路沖擊負(fù)載的預(yù)評(píng)估方法。基于小干擾暫態(tài)穩(wěn)定三個(gè)階段對(duì)系統(tǒng)變化進(jìn)行理論分析，運(yùn)用系統(tǒng)方法，依據(jù)電網(wǎng)和沖擊負(fù)載特性等資料，運(yùn)用PSASP電力系統(tǒng)綜合分析程序和MATLAB仿真軟件，建立了沖擊負(fù)載對(duì)電壓波動(dòng)、

7、電壓閃變、諧波、三相不平衡、有功沖擊電能質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行系統(tǒng)預(yù)評(píng)估的方法，并應(yīng)用江蘇省電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)平臺(tái)提供的電能質(zhì)量指標(biāo)和曲線實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，驗(yàn)證了所提出的交流電弧爐和電氣化鐵路沖擊負(fù)載模型和預(yù)評(píng)估算法的有效性，為后續(xù)開(kāi)展交流電弧爐和電氣化鐵路沖擊負(fù)載綜合治理和測(cè)試評(píng)估奠定了基礎(chǔ)。
　　(4)開(kāi)展沖擊負(fù)載綜合治理關(guān)鍵技術(shù)研究。針對(duì)沖擊負(fù)載聚類分析結(jié)果，遵循分層分區(qū)、協(xié)同治理策略，提出了沖擊負(fù)載接入電壓等級(jí)選擇優(yōu)化方案，為沖擊負(fù)載綜合治理創(chuàng)造

8、良好的條件。研究了集群沖擊負(fù)載與敏感負(fù)載解耦隔離供電治理方案，以張家港地區(qū)集群沖擊負(fù)載接入電網(wǎng)為例，將電弧爐沖擊負(fù)荷群由500kV電壓等級(jí)供電，由于群組疊加效應(yīng)，減少了總干擾量，使治理成本下降，并有效地實(shí)現(xiàn)了與敏感電力用戶的解耦和隔離，取得了良好的社會(huì)效益，電弧爐群接入500kV電網(wǎng)在國(guó)際上屬于首例。針對(duì)電氣化鐵路機(jī)車合閘沖擊勵(lì)磁涌流大和開(kāi)關(guān)器件切換引起的高次諧波問(wèn)題，提出在自動(dòng)過(guò)分相裝置前增設(shè)準(zhǔn)同期控制裝置，增加接觸網(wǎng)側(cè)電壓相角判據(jù)，