无功补偿对电网暂态电压稳定影响的研究

摘要

电压稳定问题是电力系统稳定性的重要方面，影响电压稳定的因素以及电压稳定与功角稳定的关系是人们长期以来十分关注的重要理论与工程问题，由于实际电网的复杂性，这些问题也呈现出十分复杂的关联关系，需要结合不同电网的具体特点进行系统深入的研究才能得出符合电网实际的结论。
　　本文以湖南电网为工程背景研究电力系统的电压稳定性，重点研究无功补偿对电压稳定的影响。湖南电网位处华中大区电网的末端，是华中电网的大型受端系统。大量仿真分析表明，湖南电网在丰水期小方式下存在比较突出的电压稳定问题。为此，本文在扼要地综述了电力系统稳定问题的分类以及电压稳定研究现状，并系统地阐述了电压稳定分析的数学模型及其主要分析方法的基础上，系统地研究了湖南电网在丰水期小方式下的运行特点。通过对湘南地区三种负荷水平条件下湖南电网丰水期小方式下潮流分布的特点分析以及500kV主干网络不同位置三相短路时的暂态稳定扫描分析，比较全面地掌握了在湖南电网丰水期小方式运行条件下，系统稳定性方面所存在的主要问题。
　　分别采用静态灵敏度和动态轨迹灵敏度分析方法，系统地研究了湖南电网220kV及以上主网的电压先导节点分布。结果表明，电网的电压先导节点既是正常运行方式下电压水平对无功补偿容量变化最敏感的节点，也是暂态电压稳定的薄弱节点。在此基础上，系统地研究了无功补偿配置以及系统开机方式对暂态电压稳定性的影响。研究表明，对电压敏感性最大的母线配置足够的并联电容器补偿能够有效地改善系统的正常运行电压水平，但是却更容易导致系统暂态电压失稳;总体而言，采用相当的SVC等动态无功补偿容量配置不仅可以满足正常运行条件下的电压水平要求，而且能够显著改善暂态电压稳定水平;系统的开机方式对暂态电压稳定性具有至关重要的影响，一般而言，无论采用并联电容器补偿或是SVC动态无功补偿，适当增加受端电网的开机比例能够显著提高电网的暂态电压稳定性。基于此结论，提出了不同无功补偿方式下，为保证湖南电网暂态电压稳定性所必需的各区域电源的开机容量比例。对于上述研究结论，采用简化后的简单等值系统给出了合理的机理解释。
　　本文的研究工作来源于实际电网的工程性研究课题，其相关结果和结论对于电网规划设计和运行调度具有工程参考价值。

目录

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摘要

插图索引

附表索引

第1章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 电力系统稳定定义与分类

1．2．1 功角稳定

1．2．2 电压稳定

1．2．3 频率稳定

1．3 电压稳定分析方法

1．3．1 电压稳定性的静态分析

1．3．2 暂态电压稳定分析的方法

1．4 电压稳定性的影响因素

1．4．1 暂态电压稳定

1．4．2 无功功率对电压稳定的影响

1．5 本论文的主要工作

第2章 湖南电网运行特性研究

2．1 湖南电网特点

2．2 丰水期小负荷潮流状态研究

2．2．1 潮流仿真计算条件

2．2．2 湖南电网主要潮流情况

2．3 湖南电网电压稳定性问题特点分析

2．3．1 湘中电网(长株潭地区)

2．3．2 湘南电网(衡郴永地区)

2．4 本章小结

第3章 湖南电网电压稳定先导节点确定

3．1 电压稳定的数学模型及失稳判据

3．1．1 发电机系统模型

3．1．2 负荷模型

3．1．3 暂态电压稳定判据

3．2 先导节点——静态灵敏度分析方法

3．2．1 静态灵敏度计算方法

3．2．2 基于静态灵敏度的先导节点确定

3．3 先导节点——轨迹灵敏度分析方法

3．3．1 轨迹灵敏度计算方法

3．3．2 基于轨迹灵敏度的先导节点确定

3．4 灵敏度分析结论

3．5 本章小结

第4章 无功补偿对实际电网电压稳定性的影响

4．1 研究背景

4．2 潮流特点分析

4．3 并联电容器影响电压稳定性的机理分析

4．4 SVC对电压稳定的影响

4．5 开机方式对电网电压稳定性的影响研究

4．5．1 不同开机方式对电压稳定性的影响

4．5．2 无功补偿对开机方式的影响

4．6 本章小结

结论

本文的主要研究内容和成果

今后进一步研究工作展望

参考文献

致谢

附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录

附录B 攻读学位期间所参加的科研项目