温控负荷对电力系统低频振荡的影响

基 金 项 目 ： 国家 自然科 学 ￣
（０ ７０３ 、 南 省 自然科 学 基 金 （０Ｊ０３ 、 国博 士后 科 学 基金 （００ ４ １１ ） 助 项 目 ５ ９７２ ）湖 １Ｊ９２ ） 中 ２ １０ ７２ １ 资
作 者 简 介 ：徐 长 鸿 （９ ６） 男 ， 南 籍 ， 士 研 究 生 ， 事 电力 系统 分 析 、 １８ ． ， 湖 硕 从 电力 系统 负 荷 建 模 方 面 的研 究 ；
温控 负荷实 际模 型 ， 其加 热设 备 的动态方 程如 下 ：
ｄ Ｔ
＿
ｄ Ｐ‘ ｔ ‘ Ｈ—Ｐ
：பைடு நூலகம்
（） １
其中， 为加 热 区域温 度 ； 尸 为加 热器 的功 率 ， ＝ Ｐ Ｋ Ｇ， Ｇ为负 荷 电导 ； ｌ ２； Ｐ 为散 播 到周 围环境 的热损 耗 ， ＝Ｋ （ ）； Ｐ Ｔ— Ｔ 为环境 温度 ； Ｐ 与 Ｐ 代 把
４机 ２区域 系 统 为算 例 ， 析 了温 控 负荷 及 其 参 数 分 对 系统小 干扰低 频 振 荡 和 阻尼 的 影 响 ， 出 了一 定 得
鲁＝ 耐 ＴＴ 一／ ）ｉ
Ｇ ＝Ｋ （ ｒ —Ｔ Ｔｆ ）＋
Ｐ ： Ｇｌ ／ ２
（ ３ ）
温控 负 荷 模 型 是 将 加 热 区域 温 度 与 参 考 温 度 相 比较 ， 其误 差信号 通过 比例 积分控制 器来 控 制 负荷 电导 ， 其模 型可 以表示 为 图 １ 。
李 培 强 （ ９ ５） 男 ，山 西 籍 ， 教 授 ， 学 博 士 ，研究 方 向 为 电力 系统 分 析 与 控 制 、 力 系 统负 荷 建 模 ； １７ 一 ， 副 工 电
李 欣 然 （９ ７） 男 ， 南 籍 ， 授 ／ 导 ， 士 ， 究 方 向为 电力 系 统 负 荷 建 模 、 １５ ． ， 湖 教 博 博 研 电力 系统 分 析 与 控 制 。
收 稿 日期 ：２ １ 一Ｉ ２ ０ １Ｉ － ０
积分控 制器 时间 常数 ；ｒ： Ｔ ，参考 温 度 ； ： ｏ Ｔ 加热 区域 温
度 ； 环 境温度 ； 负荷 时 间常数 ； 与负荷 模型 Ｔ： Ｔ： Ｋ：
有关 的增益 ； 。 电导 Ｇ的初 值 ； … 为 Ｇ的最 大值 。 Ｇ： Ｇ
第 ２期
徐 长鸿 ， ：温控 负荷对 电力系 统低频 振荡 的影 响 等
５ ９
行工 况 下系统 小 干扰 稳 定 情 况 ， 本文 用 温 控 负荷 比 例 系数 （ ０ １表 示 温控 负 荷 占 １ ％ ） 模 拟温 Ｋ＝ ． ０ 来
：
影 响规律 。对 于 电力 系统 规划 调度部 门根据实 际情 况 采用 真实反 映 电力 系统 负荷 特性 的负 荷模 型和参
数 具有借 鉴 意义 。
比例 控 制器 增 益 ； 积 分 控 制器 增 益 ； ； Ｋ： Ｔ：
２ 温 控 负荷 模 型
本 文 采 用 的 温控 负 荷 模 型 为 Ｅ ＭＳ 给 出 的 Ｔ Ｐ
温控 负荷 对 电力 系统 低 频 振 荡 的影 响
徐 长 鸿 ，李培 强 ，李 欣 然 ，徐 振 华 ，潘 远
（ 南大 学电气与信 息 工程 学院 ，湖 南 长 沙 ４ ０ ８ ） 湖 １０ ２ 摘 要 ：温控 负荷 是 电力 系统最 为重要 的 负荷 类型之 一 ， 它对 电力 系统 的低 频振 荡具有 重要 的 影 响。
本文 建立 了用 于小干扰 稳定 分析 的温控 负荷 的数 学模 型 ， 以一 个 ４机 ２区域 的 典型 系统 为算 例在
Ｍ ＴＡ Ａ Ｌ Ｂ电力 系统分析 工具 箱（ Ｓ Ｔ 中对 温控 负荷 接入 电力 系统后 对 系统 低 频振 荡的影 响 进行 ＰＡ ） 了仿 真分析 ， 究 了温控 负荷 所 占比例及 其 负荷 参 数对 系统低 频振 荡和 阻尼 的影响 。 研
入式 （ ） 得 ： １可
：
Ｋ ｎ
一Ｋ （ Ａ
Ａ ）
（） ２
将温 控负荷 时 间常数 Ｔ 。＝Ｋ Ｋ 代 入经 整理可 ／
得恒 温控 制负荷 模 型的微 分方程 组 ：
ｄ Ｔ
＝
（ Ａ一 ＋Ｋ Ｐ ／ ｌ）Ｔ
本文 在分 析恒温 控制 器动 态方程 的基 础上 建立
了用 于小 于扰 稳定分 析 的动态 温控 负荷模 型 。并 以
第３ ２卷 第 ２期
２１ ０ ３年 ４月
电 工 电 能 新 技 术
Ａｄ ａ ｃ ｄ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｏ ｅ ｔｉａ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ ａ ｄ Ｅｎ ｒ ｙ ｖ ｎ ｅ ｃ ｎ ｌｇ ｆＥｌ ｃｒｃ ｌＥｎ ｉ ｅ ｒｎ ｎ ｅ ｇ
Ｖｏ ． ２． Ｎｏ ２ １３ ． Ａｐ ．２０１ ｒ ３
关键词 ：温控 负荷 ；小干扰 稳 定分析 ； 频振 荡 ；Ｐ Ａ 低 ＳＴ
中 图分 类 号 ： Ｍ７ Ｔ 文 献标 识码 ： Ａ 文 章 编 号 ： ０ ３３７ （ ０ ３ ０ －０ ８０ １０ —０ ６ ２ １ ）２０ ５ ． ５
１ 引 言
随着 电力 系统 的 发展 ， 干 扰 稳定 问题 成 为 电 小 网安全 稳定 运行 的一 大 威 胁 ， 由小 干扰 稳 定 性 较弱 引起 的低频 振荡 问题也 日益 突 出。在 电力系统 稳定 分析 计算 中 ， 负荷 动 态 特性 对 系 统 小 于扰 稳 定 影 响 很大 ” 。 。而 我 国各 电 网在 稳 定 计 算所 采 用 的 负 荷 模 型多为 电动 机 负 荷 与 静 态 负 荷 模 型 未 考 虑 温 控 负荷 。温控 负荷是 一种 以恒温 控制 加热器 控 制的 负荷 ， 国内外许多 工业 、 商业 和居 民生 活负荷 具有 这 类负 荷特性 ， 如 ： 间加 热 器 、 例 空 电热 水 器 、 烤箱 ， 电 其加 热状态 具有 周期 性 ， 在寒 冷 季 节 这类 负 荷 特 性 能 占到 系统 负 荷 的 ２ ％ ～３ ％ 。因 此 有 必 要 分 ０ ０ 析其 负荷 特性对 系统 小 于扰稳定 性 的影 响 。