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(guó)電力系統(tǒng)已經(jīng)邁進(jìn)了大機(jī)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(shí)代。以間歇性和隨機(jī)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(guó)電力系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性問題變得日益突出。如何對(duì)如此復(fù)雜的電力系統(tǒng)進(jìn)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(yùn)行,是一項(xiàng)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(diǎn),通過理論推導(dǎo)和數(shù)字仿真計(jì)算,對(duì)電力系統(tǒng)戴維南等值參數(shù)的解析與評(píng)估、電壓薄

2、弱節(jié)點(diǎn)的在線辨識(shí)與控制以及基于節(jié)點(diǎn)薄弱性辨識(shí)的風(fēng)電接納容量規(guī)劃問題進(jìn)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(shí)際電力系統(tǒng)時(shí),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(jī)理上對(duì)電力系統(tǒng)的戴維南等值參數(shù)評(píng)估問題進(jìn)行了研究,對(duì)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(jìn)行了解讀,給出了可能的解決思路。以節(jié)點(diǎn)電壓方程為出發(fā)點(diǎn),解析了基于多端口等值的節(jié)點(diǎn)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(dá)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(dá)式可以有效用于戴維南等值參數(shù)邊界評(píng)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(shí)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(gè)或幾個(gè)薄弱節(jié)點(diǎn)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(shí)別系統(tǒng)的電壓薄弱節(jié)點(diǎn),是防御電力系統(tǒng)電壓失穩(wěn)的一項(xiàng)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(diǎn)在線辨識(shí)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(shí)間斷面的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)量測(cè)信息,即可實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓薄弱節(jié)點(diǎn)的在線識(shí)別。而且,該方法可以解析地識(shí)別導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)電壓薄弱的關(guān)鍵因素,從而為關(guān)鍵量測(cè)節(jié)點(diǎn)的選擇及PMUs的配置提供服務(wù)。通過與模式分析法進(jìn)行實(shí)際系統(tǒng)對(duì)比仿真,發(fā)現(xiàn)本文方法計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確,能夠有效識(shí)別出與所有關(guān)鍵模式相對(duì)應(yīng)的各個(gè)薄弱節(jié)點(diǎn),避免了模式分析法中的多個(gè)關(guān)鍵模式的選擇問題,而且不

5、受系統(tǒng)運(yùn)行于崩潰點(diǎn)附近這一約束條件的限制。
　　為了實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓薄弱節(jié)點(diǎn)的在線控制功能,本文以節(jié)點(diǎn)電壓薄弱性指標(biāo)為主線,通過分級(jí)控制思想,建立了基于解析靈敏度的電壓薄弱節(jié)點(diǎn)分級(jí)控制模型和框架,提出了具有解析表達(dá)式的發(fā)電機(jī)高壓側(cè)電壓調(diào)控靈敏度指標(biāo)和負(fù)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(jī)高壓側(cè)電壓控制模型與負(fù)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(jī)高壓側(cè)電壓調(diào)控靈敏度和負(fù)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(shí)施;而且,本文的切負(fù)荷控制方法,可以識(shí)別出對(duì)降低節(jié)點(diǎn)薄弱性起關(guān)鍵作用的所有負(fù)荷卸載位置,增加了負(fù)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(zhǎng),風(fēng)電接納能力成為電力系統(tǒng)領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)研究方向。風(fēng)電接納能力計(jì)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(jì)算模型和求解算法。本文提出了一種基于節(jié)點(diǎn)薄弱性辨識(shí)的風(fēng)電接納容量評(píng)估與規(guī)劃方法,建立了具有兩層結(jié)構(gòu)的交替迭代計(jì)算模型和求解框架