基于负荷导纳模型的电力系统静态电压稳定性研究

摘要

电压稳定问题是现代电力系统研究的重要课题之一，其研究大大地丰富了电力系统稳定的内涵。由于近年来，世界上不少国家都发生了由于电压不稳定而引发的电力系统崩溃事故，造成大面积、长时间的停电，引起电力工业界与学术界的广泛重视，将注意力转移到有关电压稳定性的定义、数学模型与分析方法、电压稳定性的指标、电压崩溃发生的机理上来，并就防止电压崩溃的对策进行调查和研究。但从总的情况来看，对电压稳定问题的研究不如对功角稳定问题的研究那样广泛和深入。长期以来，人们对功角稳定性进行了大量的研究，弄清了功角失稳的机理，建立了比较成熟的分析和控制理论，并在电力系统中得到了广泛的应用。同功角稳定相比，人们对电压失稳或者电压崩溃的机理尚不完全清楚，没有建立电压稳定和功角稳定关系的理论，也没有建立比较完整的电压稳定性分析和控制理论。尽管如此，近年来电压稳定研究特别是在静态电压稳定领域获得了很大的进展。本文在总结已有电压稳定研究成果的基础上，进行了电压稳定的机理探讨、分析方法等方面的研究，着重在求取静态电压稳定极限方面作了相关的工作，取得了一些具有实际使用价值的成果。 在静态电压稳定的研究中，确定电压稳定极限是一项非常重要的工作。目前有许多求解电压稳定极限的算法，但诸多算法都存在着计算量过大的问题，因而改进算法仍然很有必要性。本文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可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。 本文提出了一种基于VPSSAP的静态电压稳定极限计算方法，通过改进VPSSAP提供的潮流计算模块，采用负荷导纳模型，有效地计算出静态电压稳定极限。对IEEE 22节点系统、IEEE 30节点系统以及山西某区域电网的计算验证了本方法的有效性和实用性。 通过本文对静态电压稳定的分析，首先可以看出负荷导纳法相对于常规潮流算法能更精确的计算出电压稳定临界值，并可以考虑多种负荷增长方式；其次本文改进了VPSSAP的潮流计算模块，有效解决了将功率转化为等效导纳的问题；最后可以看出在正常运行条件下，山西北部电网的电压稳定程度较好，负荷节点稳定裕度较高。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1稳定性概述

1.2稳定性研究的目的和意义

1.3本文的主要工作

第二章电压稳定的相关研究

2.1电压稳定性的理论基础

2.1.1电压稳定性问题的基本概念

2.1.2电压稳定的定义与分类

2.1.3简单系统的静态电压稳定性分析

2.2电压稳定性与功角稳定性的关系

2.3电压失稳及崩溃的机理

2.4饱和电力系统中的电压失稳问题

2.5电压稳定分析方法综述

2.5.1基于物理概念的定性分析

2.5.2基于稳态潮流方程的静态分析方法

2.5.3基于线性化微分方程的小干扰分析法

2.5.4基于非线性微分方程的动态分析法

2.5.5其它方法

2.6电压稳定研究的展望

第三章静态电压稳定的相关研究

3.1引言

3.2现有电压稳定性静态安全指标评述

3.2.1电压稳定性分析的指标类型和要求

3.2.2静态电压稳定性指标

3.3负荷导纳模型法的原理

3.3.1常规潮流在极限情况下的收敛困难

3.3.2负荷导纳模型法的原理

3.4电力系统弱节点的确定及其意义

3.5负荷特性对电压稳定性影响简析

3.5.1综合负荷的失稳特性和功率恢复特性

3.5.2负荷特性对静态电压稳定的影响

第四章利用VPSSAP进行电力系统仿真分析

4.1VPSSAP特点介绍

4.1.1系统的面向对象层次结构

4.1.2电力系统的各对象模型及其实现

4.1.3系统的总体结构

4.2仿真计算系统中潮流计算部分的简要说明

4.3负荷导纳模型法的计算步骤

第五章实例分析

5.1负荷增长方式

5.2算例分析

5.2.1IEEE22节点系统

5.2.2IEEE 30节点系统

5.2.3山西局部电网

5.2.4结论

第六章结束语

6.1全文总结

6.2工作展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文