基于实际电网的电力系统电压稳定性研究

摘要

近几十年来不断发生地区、甚至国家的电网电压失稳事故，带来了巨大的经济损失。电压失稳的机理、电网电压稳定指标、防止电压失稳事故发生的策略等一系列研究课题成为研究者们关注的热点。随着山东电网“西电东送”电力系统格局的逐步形成，电网呈现出了更为复杂的动态行为，但是山东电网尚未进行过电压稳定方面的专题研究，因此，根据山东电网的实际情况，研究电压稳定性的分析方法，实现对电力系统电压稳定水平的准确评估，提出预防电压失稳的措施，对于防止电压失稳和提高输送电系统的安全可靠性都具有十分重要的意义。 本文主要采用了电力系统分析综合程序(PSASP)从静态分析和暂态分析角度对山东电网进行全面的电压安全性评估。首先研究了负荷特性对电压稳定性的影响，确定了山东电网电压稳定性研究的负荷模型；然后利用静态电压稳定分析方法和动态时域仿真方法对山东电网进行电压稳定分析，指出现存的电压稳定问题，并提出了预防电压失稳事故应采取的措施，对山东电网的改造和更为稳定的运行具有重要的指导意义。本文完成的主要工作如下： 1．阐述了电压稳定研究的意义，电压稳定问题的定义、分类，电压失稳现象的机理认识及电压稳定分析方法的发展和现状。 2．具体阐述了常用的几种电压稳定静态分析方法，包括连续潮流法、灵敏度分析法等，还介绍了一种可考虑负荷动特性和动态元件特性的电压稳定静态分析方法，该部分是进行理论探讨和工程分析的方法基础。 3．根据戴维南等值将整个系统等值为一简单的两节点系统，在此基础上分析了负荷静态电压特性对电力系统电压稳定性的影响。 4．分析了负荷动态特性对大规模电力系统电压稳定性的影响，在仿真中考虑了动态负荷模型和参数的影响，分析了2006年山东电网负荷增长和负荷中心大扰动后的电压稳定性，并与采用了原有数据的计算结果进行了比较。 5．选用恒功率模型，运用区域负荷裕度判别法研究了2008年基本运行方式下山东电网的静态电压稳定性，定义了区域有功负荷裕度指标，并就山东电网500kV交流线路N-1开断对该指标的影响进行了敏感性分析，确定了静态电压安全的较薄弱区域和影响负荷裕度较大的关键线路。在此基础上采用灵敏度方法计算出的电压．功率灵敏度指标，识别出薄弱区域中易引起电压失稳的薄弱母线。 6．以2008年的山东电网为例，从工程的角度，对大规模复杂电力系统的暂态电压稳定问题进行了全面有效的分析，同时对暂态条件下西电东送的功率传输能力进行了全面的论述。根据山东电网受端出现的暂态电压稳定问题，还就采用静止无功补偿器(SVC)提供动态无功支持，提高山东电网电压稳定性进行了研究。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1目的与意义

1.2电压稳定研究的发展

1.2.1电力系统电压稳定的定义

1.2.2电力系统电压稳定的分类

1.2.3电压失稳机理的认识和发展

1.2.4电压稳定的分析方法

1.3本文的研究内容和主要贡献

第二章电压稳定静态分析方法

2.1常用的电压稳定静态分析方法

2.1.1最大功率法

2.1.2灵敏度法

2.1.3特征结构法

2.1.4方法综述

2.2考虑负荷动特性及动态元件特性的电压稳定静态分析方法

2.3本章小结

第三章负荷特性对电压稳定性的影响

3.1负荷特性的基本概念

3.2静态负荷特性对电压稳定性的影响分析

3.2.1理论基础

3.2.2负荷静态特性对系统电压稳定性的影响

3.3负荷动态特性对大型电力系统电压稳定性影响的仿真分析

3.3.1负荷动态特性对电压稳定性的影响

3.3.2负荷特性对山东电网电压稳定性影响的仿真分析

3.3.3结果分析

3.4本章小结

第四章山东电网的电压稳定性评估

4.1山东电网概况

4.1.1山东电网简介

4.1.2山东电网电压稳定性研究的必要性

4.2数学模型的建立

4.3山东电网区域负荷裕度分析

4.3.1概述

4.3.2区域负荷裕度判别法

4.3.3山东电网区域负荷裕度及电压稳定性弱区域的确定

4.3.4山东交流输电线路N-1开断对山东电网区域负荷裕度影响的敏感性分析

4.3.5电压裕度指标与负荷裕度指标的比较

4.3.6结果分析

4.4薄弱区域薄弱节点的确定

4.4.1灵敏度方法

4.4.2灵敏度指标分析薄弱区域的静态电压稳定性

4.5提高静态电压稳定水平的措施

4.6本章小结

第五章哲态电压稳定性分析

5.1数学模型

5.1.1发电机模型

5.1.2负荷模型

5.2故障类型及稳定判据

5.3故障计算与分析

5.4西电东送断面暂态功率传输能力研究

5.5提高暂态电压稳定水平的措施

5.5.1无功关键节点的确定

5.5.2装设容量

5.5.3 SVC模型参数优化

5.5.4 SVC作用分析

5.6本章小结

第六章结论与展望

参考文献

致 谢

攻读学位期间发表的学术论文和参与的科研项目