感应电动机暂态响应的求解方法、系统、设备及存储介质技术方案

本发明专利技术公开了一种感应电动机暂态响应的求解方法，包括：获取感应电动机的参数数据；根据参数数据计算出近似负序阻抗Zin2；再结合电网系统的电网数据，确定出负序电磁转矩Te‑，负序有功消耗Pe‑及负序无功消耗Qe‑；联立正序电力网络方程，感应电动机定子电压方程，感应电动机三阶机电暂态方程，有功消耗计算方程以及无功消耗计算方程，计算出暂态响应；不对称故障期间三阶机电暂态方程中的总电磁转矩Te计入负序电磁转矩Te‑，有功消耗计算方程计入负序有功消耗Pe‑，无功消耗计算方程计入负序无功消耗Qe‑。应用本申请的方案，有效地提高了不对称扰动下计算出的暂态响应的准确性且计算简便。本申请还公开了一种感应电动机暂态响应的求解系统、设备及存储介质，具有相应效果。

【技术实现步骤摘要】
感应电动机暂态响应的求解方法、系统、设备及存储介质
本专利技术涉及电网分析
，特别是涉及一种感应电动机暂态响应的求解方法、系统、设备及存储介质。
技术介绍
负荷特性对电力系统的稳定性有着重要影响，感应电动机在电力系统的负荷中的占比高达60％～70％，是影响电力系统稳定性的重要因素。通常采用数字仿真分析大电网的稳定性，因此，数字仿真能否准确模拟感应电动机的暂态响应，直接影响电力系统稳定性分析结果的可信度，进而影响相应的控制策略的正确性。目前，分析时广泛采用的是感应电动机的三阶机电暂态模型。该模型的适用条件是电动机母线电压为基波正序，当电力系统发生对称故障时，模型的计算结果较为准确，但发生不对称故障时，由于该模型忽略了负序分量的影响，但此时感应电动机的负序定子电流一般较大，忽略负序电流会影响暂态无功和电压响应的计算精度，此外，感应电动机转子上会出现制动性质的负序转矩，忽略这一转矩可能影响转子滑差及电动机有功功耗的计算精度。而感应电动机的五阶电磁暂态模型虽然能够较为准确地反映电动机在对称和不对称扰动下的真实暂态响应，但由于五阶电磁暂态模型要求电力网络也用微分方程进行描述，这会大幅增加计算负担，无法应用在大电网的稳定性分析中。综上所述，如何在不大幅增加计算负担的前提下，有效地提高不对称扰动下计算出的感应电动机的暂态响应的准确性，是目前本领域技术人员急需解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种感应电动机暂态响应的求解方法、系统、设备及存储介质，在不大幅增加计算负担的前提下，有效地提高不对称扰动下计算出的感应电动机的暂态响应的准确性。为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种感应电动机暂态响应的求解方法，包括：获取感应电动机的参数数据；根据所述参数数据计算出所述感应电动机的近似负序阻抗Zin2；通过所述感应电动机所处的电网系统的电网数据，所述近似负序阻抗Zin2以及所述参数数据，计算出所述感应电动机的负序定子电压相量负序定子电流相量以及负序转子暂态电势相量通过所述负序定子电流相量所述负序定子电压相量以及所述负序转子暂态电势相量确定出所述感应电动机的负序电磁转矩Te-，负序有功消耗Pe-以及负序无功消耗Qe-；联立正序电力网络方程，感应电动机定子电压方程，感应电动机三阶机电暂态方程，有功消耗计算方程以及无功消耗计算方程，计算出所述感应电动机的暂态响应；其中，不对称故障期间所述感应电动机三阶机电暂态方程中的总电磁转矩Te为计入所述负序电磁转矩Te-的电磁转矩，所述有功消耗计算方程为计入负序有功消耗Pe-的方程，所述无功消耗计算方程为计入负序无功消耗Qe-的方程。优选的，所述通过所述感应电动机所处的电网系统的电网数据，所述近似负序阻抗Zin2以及所述参数数据，计算出所述感应电动机的负序定子电压相量负序定子电流相量以及负序转子暂态电势相量包括：通过所述电网系统的结构建立负序网络方程；将所述近似负序阻抗Zin2以及所述电网数据代入所述负序网络方程中，计算出所述感应电动机的负序定子电压相量通过所述近似负序阻抗Zin2和所述负序定子电压相量计算出所述感应电动机的负序定子电流相量通过所述负序定子电流相量所述负序定子电压相量以及所述参数数据计算出所述感应电动机的负序转子暂态电势相量优选的，计算出的所述负序定子电流相量表示为：计算出的所述负序转子暂态电势相量表示为：其中，所述Rs为所述参数数据中的所述感应电动机的定子电阻，所述X′为所述感应电动机的转子短路电抗，满足：X′＝Xs+XrXm/(Xr+Xm)；所述Xr为所述参数数据中的所述感应电动机的转子电抗，所述Xs为所述参数数据中的所述感应电动机的定子电抗，所述Xm为所述参数数据中的所述感应电动机的励磁电抗。优选的，所述根据所述参数数据计算出所述感应电动机的近似负序阻抗Zin2，包括：通过忽略滑差变化构建所述感应电动机的负序稳态等值电路；根据所述参数数据以及所述负序稳态等值电路，计算出所述感应电动机的负序等值阻抗，并将所述负序等值阻抗作为计算出的所述感应电动机的近似负序阻抗Zin2。优选的，计算出的所述近似负序阻抗Zin2表示为：其中，所述Rs为所述参数数据中的所述感应电动机的定子电阻，所述Xr为所述参数数据中的所述感应电动机的转子电抗，所述Xm为所述参数数据中的所述感应电动机的励磁电抗，所述Xs为所述参数数据中的所述感应电动机的定子电抗，所述Rr为所述参数数据中的所述感应电动机的转子电阻。优选的，确定出的所述负序电磁转矩Te-表示为：其中，real表示取相量的实部，*表示相量的共轭；确定出的所述负序有功消耗Pe-表示为：确定出的所述负序无功消耗Qe-表示为：其中，imag表示取相量的虚部。优选的，计入所述负序电磁转矩Te-的所述总电磁转矩Te表示为：其中，所述为所述感应电动机的转子正序暂态电势相量，所述为所述感应电动机的正序定子电流相量；计入所述负序有功消耗Pe-的所述有功消耗计算方程表示为：其中，所述为所述感应电动机的正序定子电压相量；计入所述负序无功消耗Qe-的所述无功消耗计算方程表示为：一种感应电动机暂态响应的求解系统，包括：参数数据获取模块，用于获取感应电动机的参数数据；负序阻抗计算模块，用于根据所述参数数据计算出所述感应电动机的近似负序阻抗Zin2；负序相量计算模块，用于通过所述感应电动机所处的电网系统的电网数据，所述近似负序阻抗Zin2以及所述参数数据，计算出所述感应电动机的负序定子电压相量负序定子电流相量以及负序转子暂态电势相量替换量计算模块，用于通过所述负序定子电流相量所述负序定子电压相量以及所述负序转子暂态电势相量确定出所述感应电动机的负序电磁转矩Te-，负序有功消耗Pe-以及负序无功消耗Qe-；暂态响应计算模块，用于联立正序电力网络方程，感应电动机定子电压方程，感应电动机三阶机电暂态方程，有功消耗计算方程以及无功消耗计算方程，计算出所述感应电动机的暂态响应；其中，不对称故障期间所述感应电动机三阶机电暂态方程中的总电磁转矩Te为计入所述负序电磁转矩Te-的电磁转矩，所述有功消耗计算方程为计入负序有功消耗Pe-的方程，所述无功消耗计算方程为计入负序无功消耗Qe-的方程。一种感应电动机暂态响应的求解设备，包括：存储器，用于存储暂态响应求解程序；处理器，用于执行所述暂态响应求解程序以实现上述任一项所述的感应电动机暂态响应的求解方法的步骤。一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项所述的感应电动机暂态响应的求解方法的步骤。应用本专利技术实施例所提供的技术方案，在三阶机电暂态模型的基础上考虑了负序分量。具体的，不对称故障期间感应电动机三阶机电暂态方程中的总电磁转矩Te为计入负序电磁转矩Te-的电磁转矩，有功消耗计算方程为计入负序有功消耗Pe-的方程，无功消耗计算方程为计入负序无功消耗Qe-的方程。也就使得计算出的暂态响应更为准确，并且，由于仍是在三阶机电暂态模型的基础上进行暂态分量的计算，使得不会提高计算的复杂度。而负序分量获得的过程也较为简便，具体的，只需要获取感应电动机的参数数据以及感应电动机所处的电网系统的电网数据，便可以计算出感应电动机的负序定子电压相量负序定子电流相量以及本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种感应电动机暂态响应的求解方法，其特征在于，包括：获取感应电动机的参数数据；根据所述参数数据计算出所述感应电动机的近似负序阻抗Zin2；通过所述感应电动机所处的电网系统的电网数据，所述近似负序阻抗Zin2以及所述参数数据，计算出所述感应电动机的负序定子电压相量

【技术特征摘要】
1.一种感应电动机暂态响应的求解方法，其特征在于，包括：获取感应电动机的参数数据；根据所述参数数据计算出所述感应电动机的近似负序阻抗Zin2；通过所述感应电动机所处的电网系统的电网数据，所述近似负序阻抗Zin2以及所述参数数据，计算出所述感应电动机的负序定子电压相量负序定子电流相量以及负序转子暂态电势相量通过所述负序定子电流相量所述负序定子电压相量以及所述负序转子暂态电势相量确定出所述感应电动机的负序电磁转矩Te-，负序有功消耗Pe-以及负序无功消耗Qe-；联立正序电力网络方程，感应电动机定子电压方程，感应电动机三阶机电暂态方程，有功消耗计算方程以及无功消耗计算方程，计算出所述感应电动机的暂态响应；其中，不对称故障期间所述感应电动机三阶机电暂态方程中的总电磁转矩Te为计入所述负序电磁转矩Te-的电磁转矩，所述有功消耗计算方程为计入负序有功消耗Pe-的方程，所述无功消耗计算方程为计入负序无功消耗Qe-的方程。2.根据权利要求1所述的感应电动机暂态响应的求解方法，其特征在于，通过所述感应电动机所处的电网系统的电网数据，所述近似负序阻抗Zin2以及所述参数数据，计算出所述感应电动机的负序定子电压相量负序定子电流相量以及负序转子暂态电势相量包括：通过所述电网系统的结构建立负序网络方程；将所述近似负序阻抗Zin2以及所述电网数据代入所述负序网络方程中，计算出所述感应电动机的负序定子电压相量通过所述近似负序阻抗Zin2和所述负序定子电压相量计算出所述感应电动机的负序定子电流相量通过所述负序定子电流相量所述负序定子电压相量以及所述参数数据计算出所述感应电动机的负序转子暂态电势相量3.根据权利要求2所述的感应电动机暂态响应的求解方法，其特征在于，计算出的所述负序定子电流相量表示为：计算出的所述负序转子暂态电势相量表示为：其中，所述Rs为所述参数数据中的所述感应电动机的定子电阻，所述X'为所述感应电动机的转子短路电抗，满足：X'＝Xs+XrXm/(Xr+Xm)；所述Xr为所述参数数据中的所述感应电动机的转子电抗，所述Xs为所述参数数据中的所述感应电动机的定子电抗，所述Xm为所述参数数据中的所述感应电动机的励磁电抗。4.根据权利要求1所述的感应电动机暂态响应的求解方法，其特征在于，根据所述参数数据计算出所述感应电动机的近似负序阻抗Zin2，包括：通过忽略滑差变化构建所述感应电动机的负序稳态等值电路；根据所述参数数据以及所述负序稳态等值电路，计算出所述感应电动机的负序等值阻抗，并将所述负序等值阻抗作为计算出的所述感应电动机的近似负序阻抗Zin2。5.根据权利要求4所述的感应电动机暂态响应的求解方法，其特征在于，计算出的所...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛晓明，陈俊贤，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44