電力系統(tǒng)戴維南等值參數(shù)解析及電壓薄弱性研究.pdf

1、我國電力系統(tǒng)已經(jīng)邁進了大機組、特高壓、交直流并存和各種能源共同發(fā)展的互聯(lián)大電網(wǎng)時代。以間歇性和隨機性為特征的新能源的大規(guī)模并網(wǎng)及電網(wǎng)互聯(lián),使得我國電力系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性問題變得日益突出。如何對如此復(fù)雜的電力系統(tǒng)進行有效的電壓穩(wěn)定監(jiān)視和控制,以確保電力系統(tǒng)的安全、可靠和高效運行,是一項非常重要且具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。本文以探索影響電力系統(tǒng)戴維南等值參數(shù)的關(guān)鍵因素為研究起點,通過理論推導(dǎo)和數(shù)字仿真計算,對電力系統(tǒng)戴維南等值參數(shù)的解析與評估、電壓薄

2、弱節(jié)點的在線辨識與控制以及基于節(jié)點薄弱性辨識的風(fēng)電接納容量規(guī)劃問題進行了研究和探索。
　　戴維南等值是線性電路理論的經(jīng)典分析方法之一,但是當(dāng)被應(yīng)用到實際電力系統(tǒng)時,經(jīng)過一系列線性化手段獲得的戴維南等值參數(shù)的準(zhǔn)確性引起了人們的懷疑和擔(dān)憂。本文從機理上對電力系統(tǒng)的戴維南等值參數(shù)評估問題進行了研究,對現(xiàn)有電力系統(tǒng)戴維南等值方法存在的問題及其根源進行了解讀,給出了可能的解決思路。以節(jié)點電壓方程為出發(fā)點,解析了基于多端口等值的節(jié)點解析等值與

3、傳統(tǒng)戴維南等值的關(guān)系,給出了電力系統(tǒng)戴維南等值阻抗參數(shù)的邊界特征及其表達式,揭示了影響電力系統(tǒng)戴維南等值參數(shù)的關(guān)鍵因素。仿真結(jié)果表明,本文給出的阻抗邊界表達式可以有效用于戴維南等值參數(shù)邊界評估,而且可以作為輔助手段來判別傳統(tǒng)戴維南等值參數(shù)辨識方法的準(zhǔn)確性。
　　電力系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定事故,通常是由一個或幾個薄弱節(jié)點誘發(fā),而后逐漸蔓延為全系統(tǒng)事故。如何快速準(zhǔn)確地識別系統(tǒng)的電壓薄弱節(jié)點,是防御電力系統(tǒng)電壓失穩(wěn)的一項重要工作。本文提出了基于

4、解析阻抗比指標(biāo)的電壓薄弱節(jié)點在線辨識方法。該方法基于多端口網(wǎng)絡(luò)等值和阻抗匹配概念,直接利用系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)阻抗矩陣和單時間斷面的關(guān)鍵節(jié)點量測信息,即可實現(xiàn)對電壓薄弱節(jié)點的在線識別。而且,該方法可以解析地識別導(dǎo)致節(jié)點電壓薄弱的關(guān)鍵因素,從而為關(guān)鍵量測節(jié)點的選擇及PMUs的配置提供服務(wù)。通過與模式分析法進行實際系統(tǒng)對比仿真,發(fā)現(xiàn)本文方法計算結(jié)果準(zhǔn)確,能夠有效識別出與所有關(guān)鍵模式相對應(yīng)的各個薄弱節(jié)點,避免了模式分析法中的多個關(guān)鍵模式的選擇問題,而且不

5、受系統(tǒng)運行于崩潰點附近這一約束條件的限制。
　　為了實現(xiàn)對電壓薄弱節(jié)點的在線控制功能,本文以節(jié)點電壓薄弱性指標(biāo)為主線,通過分級控制思想,建立了基于解析靈敏度的電壓薄弱節(jié)點分級控制模型和框架,提出了具有解析表達式的發(fā)電機高壓側(cè)電壓調(diào)控靈敏度指標(biāo)和負荷控制靈敏度指標(biāo),并基于相應(yīng)的靈敏度指標(biāo),分別建立了發(fā)電機高壓側(cè)電壓控制模型與負荷控制模型。理論分析和仿真結(jié)果表明,本文提出的發(fā)電機高壓側(cè)電壓調(diào)控靈敏度和負荷控制靈敏度主要與系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

6、和參數(shù)有關(guān),從而更便于電壓調(diào)控措施的配置和實施;而且,本文的切負荷控制方法,可以識別出對降低節(jié)點薄弱性起關(guān)鍵作用的所有負荷卸載位置,增加了負荷控制的選擇性和靈活性。
　　隨著風(fēng)電并網(wǎng)規(guī)模的快速增長,風(fēng)電接納能力成為電力系統(tǒng)領(lǐng)域的一個熱點研究方向。風(fēng)電接納能力計算涉及的因素較多,至今尚未有統(tǒng)一的風(fēng)電接納能力計算模型和求解算法。本文提出了一種基于節(jié)點薄弱性辨識的風(fēng)電接納容量評估與規(guī)劃方法,建立了具有兩層結(jié)構(gòu)的交替迭代計算模型和求解框架