基于电阻裕度的电力系统静态功角稳定储备系数计算方法

摘要

近些年来，电力系统功角稳定研究主要集中在暂态功角稳定方面。但在实际电力系统运行调度中，静态功角稳定分析及其裕度计算更为基础，且至今仍面临着一些比较棘手的问题。如由于多机系统的功率—角度特性是多变量函数，因此理论上不能求其极限功率，而多机系统静态功角稳定储备系数求解的关键就是求极限功率。
　　从 PV节点看，应用相对综合动态等值方法对电力系统做等值简化，定义评价 PV节点静态功角稳定的电阻裕度指标。电阻裕度指标是注入 PV节点的有功功率增量与无功功率增量比值的反正切函数，其意义与简单系统整步功率系数完全一致。且电阻裕度是规格化的灵敏度指标，可以很好的评价当前系统的功角稳定性。在电力系统运行调度和规划设计中，利用电阻裕度指标大小对 PV节点的功角稳定性强弱进行排序，如果系统出现有功缺额，优先让电阻裕度大的电源PV节点增发有功功率，减小电阻裕度小的电源 PV节点发出有功功率，能够提高系统运行的稳定性。电阻裕度只需要局部测量信息，有很好的在线应用价值。
　　由于电力系统是非解析复变系统，如果应用传统的戴维南等值原理等值简化系统，则系统的戴维南等值参数不具有唯一性，没有一般的复数意义，故戴维南等值阻抗不能用于电路的特性分析。本文研究表明，从 PV节点看，当已知系统的戴维南等值阻抗角时，可以用本地测量信息唯一确定系统的戴维南等值参数。根据系统的戴维南等值参数，将复杂电力系统简化成简单的2机系统，并由此分析系统中具有电压支持能力节点的静态功角稳定极限功率，计算复杂电力系统静态功角稳定储备系数。
　　提出了基于电阻裕度的静态功角稳定储备系数计算方法。结合电阻裕度指标及戴维南等值电路相量图，推导了计及系统内部电阻时的 PV节点极限功率计算公式。根据简单系统输电线路电阻与内部并联负荷的特点，对系统戴维南等值阻抗角余角范围进行了理论分析，并提出了该角的在线辨识方法。在系统稳定运行点，应用本地测量信息就可以准确估算出该节点的极限功率，从而克服了复杂电力系统静态功角稳定储备系数难以计算的困难。文中所提供的方法物理意义清晰，不依赖于系统的详细模型，为电力系统暂态稳定与动态稳定的在线评估与控制提供了定量计算方法，这也是电阻裕度指标最有应用前景和研究价值的发展方向。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 本课题研究的背景及意义

1.2 功角稳定的定义及分类

1.3 功角稳定研究现状

1.4 本文主要工作

第2章 电力系统静态功角稳定性分析

2.1 引言

2.2 功角失稳的内部机理

2.3 功角稳定控制方法

2.4 静态功角稳定判别方法

2.5 静态功角稳定分析方法

2.6 静态功角稳定裕度评估方法

2.7 本章小结

第3章 静态功角稳定分析的电阻裕度指标

3.1 引言

3.2 相对综合动态等值方法的理论意义

3.3 PV节点功角稳定分析的相对综合动态等值方法

3.4 电阻裕度指标

3.5 电阻裕度的计算方法

3.6 算例仿真与分析

3.7 本章小结

第4章 基于电阻裕度的静态稳定储备系数计算方法

4.1 引言

4.2 网络接线及参数对功率特性的影响

4.3 PV节点对系统戴维南等值的可行性证明

4.4 计及系统电阻的PV节点极限功率计算方法

4.5 系统阻抗角ψ(余角α)范围的理论分析

4.6 ?角误差对极限功率估算的影响

4.7 算例仿真与分析

4.8 ?角在线近似拟合方法

4.9 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

附录A 攻读学位期间的科研成果

附录B 攻读学位期间的科研项目