負(fù)荷動(dòng)特性的建模及其對(duì)電壓穩(wěn)定的影響研究.pdf

1、負(fù)荷動(dòng)態(tài)特性對(duì)電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)行為具有重要的影響，是引起電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定問(wèn)題的關(guān)鍵因素。本文以負(fù)荷動(dòng)特性的建模及其對(duì)電壓穩(wěn)定的影響為主線(xiàn)，研究?jī)?nèi)容包括負(fù)荷時(shí)變性問(wèn)題、負(fù)荷動(dòng)特性的分類(lèi)與綜合方法、小干擾電壓穩(wěn)定分析的模型和指標(biāo)、暫態(tài)電壓穩(wěn)定分析的模型和快速判斷方法。 采用對(duì)實(shí)測(cè)負(fù)荷動(dòng)特性進(jìn)行分類(lèi)與綜合的方法來(lái)解決負(fù)荷建模中的負(fù)荷時(shí)變性問(wèn)題?；陔S機(jī)過(guò)程相關(guān)性原理，提出了基于實(shí)測(cè)響應(yīng)空間的負(fù)荷動(dòng)特性分類(lèi)方法。該方法以負(fù)荷動(dòng)特性的實(shí)測(cè)響

2、應(yīng)空間為特征向量空間，首先對(duì)各個(gè)樣本的實(shí)測(cè)響應(yīng)進(jìn)行時(shí)間坐標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化，再計(jì)算實(shí)測(cè)響應(yīng)空間各樣本間的相關(guān)系數(shù)，最后采用系統(tǒng)聚類(lèi)法按樣本間的相關(guān)系數(shù)值進(jìn)行分類(lèi)。實(shí)測(cè)響應(yīng)空間具有能夠直接、準(zhǔn)確地反映負(fù)荷特性樣本對(duì)應(yīng)的負(fù)荷構(gòu)成的本質(zhì)特征的優(yōu)點(diǎn)，工程應(yīng)用實(shí)例表明了該方法的分類(lèi)結(jié)果準(zhǔn)確、實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)便。 提出了基于實(shí)測(cè)響應(yīng)空間的負(fù)荷動(dòng)特性直接綜合方法，以建立同類(lèi)負(fù)荷特性中不同樣本的通用負(fù)荷模型。該方法首先通過(guò)求得某類(lèi)負(fù)荷特性中所有樣本的重心作為該類(lèi)

3、負(fù)荷特性的聚類(lèi)中心，再通過(guò)對(duì)聚類(lèi)中心等效樣本進(jìn)行參數(shù)辨識(shí)以得到該類(lèi)負(fù)荷特性的綜合模型參數(shù)。建模實(shí)踐表明該方法得到的某類(lèi)負(fù)荷特性的綜合模型參數(shù)能夠較好的描述該類(lèi)負(fù)荷特性中的所有樣本，其物理意義清晰、計(jì)算量小。并且，采用判別分析法對(duì)新采集的負(fù)荷特性樣本進(jìn)行歸類(lèi)，以修正各類(lèi)負(fù)荷特性的聚類(lèi)中心，進(jìn)而修正各個(gè)類(lèi)的綜合模型參數(shù)。這樣，修正的綜合模型參數(shù)就能夠反映負(fù)荷特性發(fā)生的新變化，從而提高了綜合模型參數(shù)的準(zhǔn)確性。 通過(guò)對(duì)電力系統(tǒng)在任一時(shí)間

4、斷面上從某個(gè)負(fù)荷母線(xiàn)向系統(tǒng)側(cè)看進(jìn)去部分進(jìn)行戴維南等值，并對(duì)負(fù)荷采用三階感應(yīng)電動(dòng)機(jī)并聯(lián)恒阻抗動(dòng)態(tài)模型，構(gòu)建了系統(tǒng)電壓穩(wěn)定分析的微分代數(shù)方程組(DAE)模型，并推導(dǎo)出系統(tǒng)小干擾電壓穩(wěn)定分析的線(xiàn)性化方程的狀態(tài)矩陣的解析表達(dá)式。系統(tǒng)研究了負(fù)荷模型參數(shù)與負(fù)荷節(jié)點(diǎn)PV曲線(xiàn)上小干擾電壓穩(wěn)定極限點(diǎn)位置的關(guān)系。并得出了此等值系統(tǒng)的小干擾電壓穩(wěn)定性本質(zhì)上是負(fù)荷中感應(yīng)電動(dòng)機(jī)部分的靜態(tài)穩(wěn)定性，負(fù)荷中感應(yīng)電動(dòng)機(jī)部分采用三階模型和一階模型得到系統(tǒng)平衡點(diǎn)的小干擾電壓

5、穩(wěn)定性是一致的結(jié)論。因而在負(fù)荷中感應(yīng)電動(dòng)機(jī)部分采用一階模型條件下提出了一個(gè)在線(xiàn)小干擾電壓穩(wěn)定狀態(tài)指標(biāo)Ls。推導(dǎo)出了指標(biāo)Ls。的解析表達(dá)式，算例分析表明Ls計(jì)算量小、線(xiàn)性特性較好、變化幅度大、適合于在線(xiàn)表征系統(tǒng)當(dāng)前運(yùn)行點(diǎn)各個(gè)負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的電壓穩(wěn)定程度。 提出了一種負(fù)荷采用三階感應(yīng)電動(dòng)機(jī)并聯(lián)恒阻抗動(dòng)態(tài)模型時(shí)電力系統(tǒng)暫態(tài)電壓穩(wěn)定的快速判斷方法。推導(dǎo)出了此動(dòng)態(tài)負(fù)荷模型下電力系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的一般化描述。針對(duì)采用牛頓法求取故障后系統(tǒng)主導(dǎo)不穩(wěn)定平衡

6、點(diǎn)(CUEP)存在的初值選取難題，提出了一種實(shí)用但不失嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕鉀Q方案：通過(guò)識(shí)別給定故障的主導(dǎo)負(fù)荷母線(xiàn)，對(duì)主導(dǎo)負(fù)荷母線(xiàn)以外系統(tǒng)由故障后穩(wěn)定平衡點(diǎn)(SEP)處的狀態(tài)進(jìn)行戴維南等值，對(duì)負(fù)荷中的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)采用其穩(wěn)態(tài)等值電路，再由感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性求得CUEP附近的一個(gè)點(diǎn)作為近似的CUEP，以此為迭代初值以可靠求得CUEP；并采用二階正規(guī)型來(lái)近似CUEP的穩(wěn)定流形的方法求得近似的SEP的吸引域的局部邊界。算例分析表明應(yīng)用該方法判斷電力系統(tǒng)的暫態(tài)