大型沖擊性負載對電網(wǎng)影響及治理關鍵技術研究.pdf

1、沖擊負載是指具有周期性或非周期性突變特征的負載，大型沖擊負載是指接入系統(tǒng)電壓等級高、功率變化幅度大、功率變化頻度高的沖擊負載，其主要負荷特性包括功率沖擊特性、非線性特性和三相不對稱特性。隨著工業(yè)現(xiàn)代化及電力電子能量變換技術廣泛應用，各類廣義沖擊負載大量投產(chǎn)，在實現(xiàn)節(jié)能增效的同時，其引起的公用電網(wǎng)電能質量問題對電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行產(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;無功不平衡與波動引起的電壓偏差、電壓波動

2、與閃變、線損增大;諧波引起的電力設備非線性故障和功率損耗;負序電壓引起的電機發(fā)熱和運行不穩(wěn)定等。
　　目前，在我國影響面最大的沖擊負載為交流電弧爐和電氣化鐵路，論文重點研究交流電弧爐和電氣化鐵路大型沖擊負載的負荷特性、對公用電網(wǎng)的影響、接入系統(tǒng)設計和綜合治理等關鍵技術:以寶鋼150t交流電弧爐為例，研究交流電弧爐運行功率建模方法、交流電弧爐對電網(wǎng)的沖擊特性及補償裝置控制功能的測試評估技術;以張家港地區(qū)電弧爐沖擊負荷群為例，研究電弧

3、爐負荷群對公用電網(wǎng)影響評估和接入系統(tǒng)技術;以寧杭高鐵湖熟牽引站為例，研究電氣化鐵路負荷特性建模與仿真、測試評估和電氣化鐵路綜合治理關鍵技術，具體研究內容包括:
　　(1)開展基于FCM模糊聚類算法的沖擊負載分類方法研究。由于沖擊負載種類繁多，負荷特性、接入電壓、PCC點容量、有功沖擊和無功沖擊等不盡相同，其電能質量評估方法、系統(tǒng)設計優(yōu)化和綜合治理措施也各具特點，為探求沖擊負載普遍規(guī)律，應用FCM模糊聚類算法，根據(jù)實測的PCC點容量

4、、有功沖擊和無功沖擊，提出了將沖擊負載劃分為大型沖擊負載和中型沖擊負載的分類方法，得出交流電弧爐和電氣化鐵路是最具代表性大型沖擊負載，為后續(xù)建模、接入系統(tǒng)計算和仿真、電能質量評估和綜合治理提供理論依據(jù)。
　　(2)開展交流電弧爐和電氣化鐵路沖擊負載的建模研究。交流電弧爐煉鋼產(chǎn)品方案和工藝流程復雜，電氣化鐵路運輸方案、牽引供電、列車運行控制、運營調度等流程也十分復雜，須深入研究交流電弧爐和電氣化鐵路對電網(wǎng)的影響機理。根據(jù)交流電弧爐系

5、統(tǒng)組成、工藝流程、供電技術條件和實測數(shù)據(jù)，提出了一種基于運行功率計算的電弧阻抗模型，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等若干子模型組成，為進一步開展交流電弧爐和電氣化鐵路沖擊負載的預評估和測試評估研究提供了理論基礎。
　　(3)開展交流電弧爐和電氣化鐵路

6、沖擊負載的預評估和測試評估研究。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，對供電可靠性要求非常高，同時對電網(wǎng)電能質量也會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載的預評估方法?；谛「蓴_暫態(tài)穩(wěn)定三個階段對系統(tǒng)變化進行理論分析，運用系統(tǒng)方法，依據(jù)電網(wǎng)和沖擊負載特性等資料，運用PSASP電力系統(tǒng)綜合分析程序和MATLAB仿真軟件，建立了沖擊負載對電壓波動、

7、電壓閃變、諧波、三相不平衡、有功沖擊電能質量指標進行系統(tǒng)預評估的方法，并應用江蘇省電能質量監(jiān)測平臺提供的電能質量指標和曲線實測數(shù)據(jù)，驗證了所提出的交流電弧爐和電氣化鐵路沖擊負載模型和預評估算法的有效性，為后續(xù)開展交流電弧爐和電氣化鐵路沖擊負載綜合治理和測試評估奠定了基礎。
　　(4)開展沖擊負載綜合治理關鍵技術研究。針對沖擊負載聚類分析結果，遵循分層分區(qū)、協(xié)同治理策略，提出了沖擊負載接入電壓等級選擇優(yōu)化方案，為沖擊負載綜合治理創(chuàng)造

8、良好的條件。研究了集群沖擊負載與敏感負載解耦隔離供電治理方案，以張家港地區(qū)集群沖擊負載接入電網(wǎng)為例，將電弧爐沖擊負荷群由500kV電壓等級供電，由于群組疊加效應，減少了總干擾量，使治理成本下降，并有效地實現(xiàn)了與敏感電力用戶的解耦和隔離，取得了良好的社會效益，電弧爐群接入500kV電網(wǎng)在國際上屬于首例。針對電氣化鐵路機車合閘沖擊勵磁涌流大和開關器件切換引起的高次諧波問題，提出在自動過分相裝置前增設準同期控制裝置，增加接觸網(wǎng)側電壓相角判據(jù)，