基于InterPSS的电力系统静态电压稳定性研究

摘要

近三十年来电压失稳或崩溃事故的不断出现，使电压稳定性问题的研究受到了高度重视。同时，电压稳定研究特别是在静态电压稳定领域，在近年来也获得了很大的进展。本文以静态电压稳定作为研究方向，着重讨论了在电力系统实际运行因素和负荷约束条件下运用迭代法对改进的最恶化功率极限模型的求解。
　　 电压稳定极限是衡量电力系统静态电压稳定性的一个重要指标，但目前众多求解电压稳定极限的算法普遍存在计算量过大或运算速度相对较慢的问题，某些约束条件和实际的系统运行因素也未能在计算中考虑进去，因而很有必要对算法进行改进。本文首先简要阐述了研究电压稳定问题的必要性和意义，以及该问题的研究现状。然后基于简单电力系统模型，推导出电压稳定性的一些基本结论，具体阐述了常用的几种电压稳定静态分析方法，并对负荷导纳模型法做了详细的介绍，该算法克服了临界点附近常规潮流雅克比矩阵奇异所带来的收敛困难，并且简单易行，计算速度快，概念明确。
　　 接着讨论了对InterPSS进行扩展来实现负荷导纳模型法。电力系统综合仿真分析软件的使用（如 PSS/E、BPA、NETOMAC等），使得电力系统分析和计算技术水平日益提高。但是在这些软件包中有些并不包含电压稳定计算的功能，或者计算速度较慢而且扩展使用不灵活。本文对InterPSS软件的工作流程作了介绍，利用java语言使得在InterPSS平台上实现电压稳定极限计算成为可能。本文提出了一种基于InterPSS的最邻近功率极限计算方法，本方法通过InterPSS提供的潮流计算模块，采用负荷导纳模型并由交替迭代算法实现了多负荷增长的负荷导纳法，从而能有效地计算出系统的最邻近功率极限。该方法考虑了负荷约束、综合负荷模型（ZIP模型）、有功功率的分配方式等电力系统实际运行因素，对IEEE9节点系统、IEEE14节点系统、IEEE30节点系统以及IEEE118节点系统的计算验证了本方法的有效性。通过算例计算表明本方法数值稳定性好，使用简单方便，适应性和实用性好。

目录

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英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1 本课题的研究背景和意义

1.2 电压稳定的概念及其分类

1.2.1 电压稳定的概念

1.2.2 电压稳定的分类

1.3 电压稳定问题研究的内容和现状

1.3.1 电压崩溃机理探讨

1.3.2 电压稳定安全计算

1.3.3 预防校正措施的研究

1.4 电压稳定问题的研究方法

1.4.1 静态电压稳定分析

1.4.2 动态电压稳定分析

1.5 本文的主要工作

第二章 静态电压稳定分析的理论基础

2.1 引言

2.2 简单电力系统静态电压稳定分析

2.2.1 简单电力系统模型及分析

2.2.2 P-V曲线

2.2.3 电压崩溃边界曲面的概念和性质

2.3 求取电压稳定分歧点

2.3.1 非线性规划法

2.3.2 连续潮流法

2.3.3 重负荷导纳法

2.4 本章小结

第三章 基于InterPSS的静态电压稳定相关研究

3.1 引言

3.2 最恶化功率极限的求解

3.2.1 最恶化功率极限的原始数学模型及求解方法

3.2.2 带负荷约束条件的最恶化功率极限的求取

3.3 利用InterPSS进行电力系统计算分析

3.3.1 开源电力系统分析仿真软件InterPSS概述

3.3.2 InterPSS的结构

3.4 基于InterPSS求取最邻近功率极限点的实现

3.4.1 考虑多节点增长的负荷导纳模型法的实现思路

3.4.2 算法的关键步骤及其说明

3.4.3 计算最邻近功率极限点的程序框图

3.4.4 对算法的几点讨论

3.5 算例分析

3.5.1 校验交替迭代的负荷导纳法的等效效果

3.5.2 本算法在多负荷增长时求取稳定极限点的有效性

3.5.3 IEEE-9节点系统

3.5.4 IEEE-14节点系统

3.5.5 IEEE-30节点系统

3.5.6 IEEE-118节点系统

3.6 本章小结

第四章 考虑实际系统运行因素的功率极限的计算

4.1 引言

4.2 求取极限点所考虑的实际系统运行因素

4.2.1 发电机有功分配方式

4.2.2 考虑综合负荷特性的影响

4.3 算例分析

4.3.1 综合负荷模型对电压稳定极限影响的分析

4.3.2 不同负荷比例因子对电压稳定极限的影响分析

4.3.3 综合负荷模型对最邻近功率极限点求取的影响分析

4.3.4 有功分配对最邻近功率极限点求取的影响分析

4.4 本章小结

结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢