【正文】 網(wǎng)規(guī)模不斷擴大，對電力系統(tǒng)穩(wěn)定性要求也越來越高。 所以，我們有必要在負荷模型基礎上考慮采用更好的方法來進行電壓穩(wěn)定性評的研究。 上個世紀七十年代后期以來，世界范圍內(nèi)先后發(fā)生了多起由電壓崩潰引起的大面積停電事故 [1]，造成了巨大的經(jīng)濟損失和嚴重的社會影響。 近年來，隨著電力工業(yè)的發(fā)展，電力系統(tǒng)規(guī)模日益擴大，逐步進入高電壓、大機組、大電網(wǎng)時代，同時伴隨電力改革和電力市場的實踐，長線路、重負荷及無功儲備不足的特征逐漸突出，系統(tǒng)的電壓安全裕度傾向于越來越小，使電力系統(tǒng)常常運行在穩(wěn)定的邊界；而目前系統(tǒng)運行操作人員并不能準確掌握系統(tǒng)的電壓安全狀態(tài)。這些特性使建立電力系統(tǒng)的精 確模型變得極為困難，而且即使建立了較精確的數(shù)學模型，其結(jié)構(gòu)也過于復雜，難以實現(xiàn)快速有效的實時控制。神經(jīng)網(wǎng)絡能夠充分逼近復雜的非線性映射關系，能夠?qū)W習和適應不確定系統(tǒng)的動態(tài)特性，具有較強的魯棒性和容錯性。隨著電網(wǎng)互聯(lián)的發(fā)展，控制的日益復雜，以及電力市場環(huán)境下能量交易量和不確定性的增加，概率性估計方法和準則可能成為必需。而目前，在我國的電力網(wǎng)越來越大，輸送距離越來越長，輸送容量越來越大，電壓等級越來越高。 所謂電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，是指當系統(tǒng)在某種正常運行狀態(tài)下突然受到某種干擾時，能否經(jīng)過一定的時間后又恢復到原來的穩(wěn)定運行狀態(tài)或者過渡到一個新的穩(wěn)定運行狀態(tài)的能力。 電力系統(tǒng)的 穩(wěn)定性，按系統(tǒng)遭受到大小不同的干擾情況，可分為靜態(tài)穩(wěn)定性和暫態(tài)穩(wěn)定性。 電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性，是指系統(tǒng)在某種正常運行狀態(tài)下，突然受到某種較大的干擾后，能夠自動過渡到一個新的穩(wěn)定運行狀態(tài)的能力。故障情況如系統(tǒng)中發(fā)生各種形式的短路、斷路，這對系統(tǒng)的擾動極為嚴重。 綜上所述，不論是靜態(tài)穩(wěn)定性還是暫態(tài)穩(wěn)定性問題，都是研究電力系統(tǒng)受到某種干擾后的運行過程。 當系統(tǒng)遭受到某種擾動，而打破系統(tǒng)功率平衡時，各發(fā)電機組將因功率的不平衡而發(fā)生轉(zhuǎn)速的變化。 宿遷澤達職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 6 電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題，還可以分為電源的穩(wěn)定性和負荷大穩(wěn)定性兩類，電源的穩(wěn)定性就是要分析同步發(fā)電機是否失步；負荷的穩(wěn)定性就是要分析 異步電動機是否失速、停頓。在這方面主要的研究手段有定性的物理討論、電壓崩潰現(xiàn)象的剖析、小干擾分析方法和時域仿真計算。但是對電壓崩潰的機理認識還很不一致，不同研究人員所采用的系統(tǒng)模型也有很大差別，這種現(xiàn)狀表明迫切需要全面深入地分析電壓穩(wěn)定問題，分析它與電力系統(tǒng)中其它問題的相互關系，弄清各種因素的作用，抓住問題的本質(zhì)，為不同情況下的電壓穩(wěn)定研究建模 提供必要的指導原則。現(xiàn)在又提出了很多新的指標，如文獻 [3]的快速電壓穩(wěn)定指標FVSI，通過常規(guī)潮流程序計算每條線路的靜態(tài)穩(wěn)定指標，并按指標排列。狀態(tài)指標只取用當前運行狀態(tài)的信息，計算比較簡單，但存在非線性；而裕度指標能較好地反映電壓穩(wěn)定水平，但 其計算涉及過渡過程的模擬和臨界點的求取問題，計算量較大。前者強調(diào)增強事故狀態(tài)下的電壓控制 能力，后者以其對電壓崩潰過程的時段的劃分，側(cè)重于事故發(fā)生前的緊急狀態(tài)下的預防措施。因此目前仍然存在的問題和今后可能的研究方向主要有： (1)電壓崩潰的機理研究； (2)對各種元件的動態(tài)特性還缺乏全面的分析和統(tǒng)一的認識，負荷建模仍然是電壓穩(wěn)定研究的最大難題； (3)影響電壓穩(wěn)定的主要隨機因素的統(tǒng)計特性的獲取，以及這些隨機因素統(tǒng)計特性比較復雜時，如何進行電壓穩(wěn)定概率分析； (4) 根據(jù)各種不同的電壓穩(wěn)定裕度指標，開發(fā)相應的監(jiān)測應用軟件，使電壓穩(wěn)定的研究成果真正地為電力系統(tǒng)服務。靜態(tài)分析方法眾多，以下扼要地綜述一些廣泛使用的、具有代表性的方法 。在簡單系統(tǒng)中，各類靈敏度判據(jù)是等價的，且能準確反映系統(tǒng)輸送功率的極限能力，但在推廣到復雜系統(tǒng)以后，則彼此不再總是保持一致，也不一定能準確反映系統(tǒng)的極限輸送能力?？紤]到電壓和無功的強相關性，這三種方法在分 析時往往采用降階的雅可比矩陣。在電壓穩(wěn)定 研究中，連續(xù)潮流法主要用于求取大家熟知的 PV曲線和QV 曲線。目前，非線性規(guī)劃法已用于電壓穩(wěn)定裕度計算、電壓穩(wěn)定預防校正控制策略、最優(yōu)潮流、電力系統(tǒng)經(jīng)濟調(diào)度等各種問題。0( ) 0xfxwflw? ?????? ?? 或 ( , ) 00( ) 0xfxfvlv? ?????? ?? （ 21） 兩式中的第一個方程描述了潮流關系，第二、三個方程一起說明潮流雅可比矩陣奇異、具有非零的左或右特征向量，根據(jù)需要第三個方程可采用模 2范數(shù)等多種形式。但本質(zhì)上都是把電力網(wǎng)絡的潮流極限作為靜態(tài)穩(wěn)定極限點，不同之處在于抓住極限運行狀宿遷澤達職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 9 態(tài)的不同 特征作為臨界點的判據(jù)。 小干擾分析法 小擾動分析法是基于線性化微分方程的方法，僅適用于系統(tǒng)受到小擾動時的情形。電力系統(tǒng)遭受線路故障和其它類型的大沖擊，或在小干擾穩(wěn)定裕度的邊緣負荷的增加，都可能使系統(tǒng)喪失穩(wěn)定。但是，電壓穩(wěn)定的時域仿真研究還存在一些難點，主要包括時間框架的處理、負荷模型的適用性以及結(jié)論的一般化問題。有時，它也不能回答如果系統(tǒng)越過穩(wěn)定極限點時，其狀態(tài)將如何變化的問題。目前存在的主要問題是要進行復雜的化簡運算以便減少大量的計算量，因此尚需進行廣泛深入宿遷澤達職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 10 的探索。該方法綜合考慮了電壓崩潰的概率和后果，量化了風險指標，通過兼顧風險指標和經(jīng)濟效益為確定系統(tǒng)的最佳運行方式提供了依據(jù)。因此人們對電壓穩(wěn)定靜態(tài)分析方法仍持積極的態(tài)度，并努 力尋求潮流雅可比矩陣的性質(zhì)與系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性之間的關系。靜態(tài)模型適用于相對緩慢的過程，精確而言，指對于給定的負荷水平，在負荷端口保持不同電壓和頻率的各種穩(wěn)態(tài)情況下，負荷功率或電流與電壓、頻率的關系，通常用代數(shù)方程描述。 指數(shù)負荷模型 通常一個指數(shù)函數(shù)在電壓變化范圍比較大的情況下仍能較好地描述許多負荷的靜態(tài)特性。對于綜合負荷，其中指數(shù) ? 的取值通常在 ；指數(shù) ? 的值隨節(jié)點不同變化很大，典型值為 。 與頻率有關的負荷模型 該模型加入了對頻率的依賴性，通常用下面的式子與多項式或指數(shù)負荷模型相乘來表示： 0[1 ( )]fa f f?? (33) 式中， f 是節(jié)點電壓的頻率； 0f 為額定頻率； fa 是模型的頻率敏感性參數(shù)。 機理式模型 機理式模型就是從負荷的物理特性出發(fā)建立的系統(tǒng)模型。 根據(jù)不同的應用領域和分析計算目的，已提出了多種感應電動機模型，比較詳細的是五階電磁暫態(tài)模型，其中考慮了定子繞組、轉(zhuǎn)子繞組的電磁暫態(tài)特性以及轉(zhuǎn)子的機械動態(tài)特性。所以，就感應電機對電力系統(tǒng)的影響而言，是否計及定子的暫態(tài)過程影響不大，采用三階模型就能很好地反映感應電動機的動態(tài)性能，因 此可將綜合負荷等值為一個感應電動機和靜態(tài)負荷的并聯(lián)，模型結(jié)構(gòu)如圖 32所示。 ( 39。39。 39。X 為暫態(tài)電抗； eT 為電磁轉(zhuǎn)矩；mT 為機械負載轉(zhuǎn)矩，表達式為： [ (1 ) (1 ) ]mmLT K s? ? ? ? ? ? (35) 式中 LK 為感應電動機的負荷率系數(shù)； ? 為機械負載轉(zhuǎn)矩中與轉(zhuǎn)速無關部分所占的比例， m 為機械負載特性與轉(zhuǎn)速有關的方次。39。c os( ) sinsinSmdET E CVdtd CVdt T Ed V EMTdt X??? ? ????? ? ????? ? ????? ? ??? (36) 其中： 39。39。039。 c o s )39。X 、 X 分別為暫態(tài)電抗、同步電抗； 39。(,),1(()( yntytyFty ?????? ? ))(,),()。 非機理式模型 當負荷群中動態(tài)元件類型不止一種，或者雖然類型單一但特性相差較大時，就難 以用一個簡單的機理式模型去描述。當輸入變量 U, f 變化時，輸出變量 P, Q 也隨之而變化，輸入 /輸出模型是一組能夠描述系統(tǒng)輸入 /輸出特性的數(shù)學方程。相應地，對應于節(jié)點 i 的特征值 0i?? 。通過這種變換 ,使得重負荷節(jié)點的注入功率為零 ,而把對地支路的參數(shù)計入到了雅可比矩陣中 , 由于它實際上并不改變網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)及節(jié)點功率輸入輸出的關系，因而節(jié)點的 PV 曲線不會改變，其電壓穩(wěn)定極限是一致的。 重負荷的注入有功 Pi 以等效電導表示 ,它只改變雅克比矩陣的一個元素 Nii,但是 Lii處于主對角線上且有對角優(yōu)勢 , Nii 則不在主對角線上 ,再考慮到雅可比矩陣子陣 N對相位角 ? 的弱相關作用 ,故 Nii對雅可比矩陣行列式值的變化不占支配作用。用負荷的有功功率 裕度指標 Kp來確定弱節(jié)點的裕度大小： 0 100%crp crPPK P??? （ 318） 其中 Pcr表示臨界點的負荷功率， P0為當前運行點的負荷功率。電力系統(tǒng)潮流的計算和分析是電力系統(tǒng)運行和規(guī)劃工作的基礎。 )，其注入的有功無功功率可以任意調(diào)節(jié)，一般由具有調(diào)頻發(fā)電廠充當。 節(jié)點 3 電壓相位是 0，電壓幅值為 1，平衡節(jié)點。 支路導納矩陣：表示一個電路中各支路導納參數(shù)的矩陣。 本例應用結(jié)點導納矩陣 具體計算時，根據(jù)如下公式： Yii = yi0 + ∑ yij Yik = yik 由題給出的導納可求的節(jié)點導納矩陣如下： 11y= 1312yy?= jyy ???? ????yy jyyy ???? jyy ???? jyyy ???? 進而節(jié)點導納矩陣為： ?????????????????j 6 .51 .5 5j40 .8j 2 .50 .7 5j40 .8j71 .3j30 .5j 2 .50 .7 5j30 .5j 5 .51 .2 5Y宿遷澤達職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 18 潮流方程