【正文】 III摘 要隨著分布式小水電電源容量的不斷增大，其對(duì)主網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的影響不容忽視。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本學(xué)位論文的研究成果不包含他人享有著作權(quán)的內(nèi)容。但夏小方式下系統(tǒng)的穩(wěn)定性仍較冬大方式下主網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性差，因此，在夏小方式下，應(yīng)特別重視主力電廠的出力安排并制定有效的穩(wěn)控措施。按機(jī)組類型分，火電裝機(jī)容量11890MW，%，其中600MW級(jí)及以上的機(jī)組8臺(tái)；，%；抽水蓄能機(jī)組裝機(jī)容量1200MW，%；，%；生物質(zhì)能裝機(jī)容量60MW，%。本課題中的小水電專指通過110kV以下電壓等級(jí)并網(wǎng)的水電站。因此小水電的運(yùn)行方式可分為兩個(gè)階段來觀察，即夏季季節(jié)性雨水豐富，小水電機(jī)組滿發(fā)的豐水期；冬春季節(jié)江河流量減小，小水電機(jī)組不發(fā)或者少發(fā)的枯水期。因此，必須對(duì)小水電對(duì)主網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行影響展開系統(tǒng)研究，在充分發(fā)掘分布式電源供電潛能的基礎(chǔ)上，制定相應(yīng)技術(shù)措施，抑制其對(duì)主網(wǎng)安全運(yùn)行所產(chǎn)生的不良影響，確保主網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。 本文的主要工作和章節(jié)安排 本文的主要工作(1)實(shí)際調(diào)查了湖南電網(wǎng)及其小水電分布式電源發(fā)展現(xiàn)狀；(2)提出了一種小水電集群的集結(jié)等效方法；(3)提出了含分布式小水電的配電網(wǎng)綜合負(fù)荷等效建模方法；(4)根據(jù)實(shí)際調(diào)查確定了模型參數(shù)，并通過仿真分析驗(yàn)證其有效性和適用性；(5)采用5種模型（不同符合模型和網(wǎng)絡(luò)的組合）的對(duì)比仿真，系統(tǒng)分析了小水電模型對(duì)湖南主網(wǎng)暫態(tài)穩(wěn)定性的影響。國際上近年來發(fā)生的一系列停電事故，比如美國與加拿大2003年的“”事故、歐盟2006年的“”事故等，事故分析報(bào)告中都指出由于所采用的模型缺乏準(zhǔn)確性，難以再現(xiàn)事故特性。所以建立合適的電力系統(tǒng)模型，能夠提高傳輸能力，或者消除安全隱患，具有顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。就綜合等效模型參數(shù)確定方法來看，最常用的是統(tǒng)計(jì)綜合法和總體測辨建模法。另外受小水電所在區(qū)域地理環(huán)境、流域、庫容以及電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的影響，小水電并網(wǎng)發(fā)電所接入的配電網(wǎng)絡(luò)層面會(huì)有所不同，上網(wǎng)點(diǎn)的電網(wǎng)電壓等級(jí)可以從10kV、35kV到110kV不等。針對(duì)凸極機(jī)的特點(diǎn)，加之小水電發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，忽略阻尼繞組動(dòng)態(tài)特性，進(jìn)而小水電機(jī)組可以用三階微分模型進(jìn)行等效描述，方程如式（）所示。首先是對(duì)合興電站的兩臺(tái)機(jī)組進(jìn)行分析，利用PSASP仿真軟件分別對(duì)原系統(tǒng)和加權(quán)等值后的系統(tǒng)進(jìn)行暫態(tài)穩(wěn)定仿真，在上網(wǎng)饋線距離2080母線50%的位置處發(fā)生相同程度的三相短路故障，故障發(fā)生時(shí)間為2~。根據(jù)研究重點(diǎn)的不同，評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取亦有多不同。d0)P(Tj) 各殘差變化趨勢對(duì)比，每條曲線不同位置處的斜率即對(duì)應(yīng)該殘差在此參數(shù)大小下的靈敏度，：（1）從各參數(shù)之間的縱向?qū)Ρ葋砜?，小水電機(jī)組功率外特性對(duì)機(jī)組的機(jī)械慣性時(shí)間常數(shù)Tj最靈敏，對(duì)定子繞組電阻Ra的靈敏度最弱；（2）就同一參數(shù)而言，參數(shù)增大的方向和參數(shù)減小的方向，功率響應(yīng)殘差變化幅度不一致，往參數(shù)減小的方向，反應(yīng)要更加靈敏；（3）對(duì)比參數(shù)Xq和X’d所對(duì)應(yīng)的曲線，在參數(shù)增大的方向上，Xq的靈敏度要低于X’d，而在參數(shù)減小的方向上，Xq的靈敏度要高于X’d。對(duì)于這些負(fù)荷我們采用傳統(tǒng)的靜態(tài)負(fù)荷加感應(yīng)電動(dòng)機(jī)來描述，所占的比例沿用湖南省電網(wǎng)調(diào)查統(tǒng)計(jì)的35%恒阻抗+65%感應(yīng)電動(dòng)機(jī)；小水電等值仍然采用本研究上述章節(jié)中采用的方法；配電網(wǎng)等值有兩種方法：一種是根據(jù)原始網(wǎng)絡(luò)潮流計(jì)算的結(jié)果，把總的網(wǎng)絡(luò)損耗折算成配網(wǎng)等值阻抗；另一種方法是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的線損率來確定配網(wǎng)等值阻抗。為了進(jìn)一步檢驗(yàn)上述綜合等效模型結(jié)構(gòu)以及參數(shù)確定和調(diào)整方法的有效性，繼續(xù)以桂陽縣實(shí)際小水電網(wǎng)絡(luò)為例，將等效范圍擴(kuò)大至蓮塘變下屬的整個(gè)10kV網(wǎng)絡(luò)。采用模糊C均值聚類（FCM）的方法對(duì)小水電機(jī)組容量進(jìn)行聚類后，、。在上述研究中，我們已經(jīng)對(duì)含小水電的配網(wǎng)模型結(jié)構(gòu)展開了研究和分析，初步證明上述提出的模型結(jié)構(gòu)是合理的，在已知實(shí)際網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的前提下，得出的模型參數(shù)也是有效的；為了使得模型能夠普遍應(yīng)用到其他小水電網(wǎng)絡(luò)中去，我們有必要根據(jù)小水電網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際情況來調(diào)整模型的參數(shù)，以更合理地描述其對(duì)外等效的特征[12]。 典型小水電區(qū)域的典型參數(shù)典型分布編號(hào)1234等值機(jī)組期望容量（kVA）15662510003750以資興電網(wǎng)為例，全網(wǎng)共有小水電190多座，按照上述方法，經(jīng)過機(jī)組等效后可得到一個(gè)全網(wǎng)小水電等值機(jī)組的參數(shù)。雖然程序中考慮了小水電出力對(duì)主網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響，但是只考慮了其靜態(tài)特性，并未考慮到小水電的動(dòng)態(tài)特性，具有一定的局限性[1314]。且為減幅振蕩；② pu以上；③聯(lián)絡(luò)線功率振蕩屬衰減趨勢。（4）典型計(jì)算模型+郴州地區(qū)小水電動(dòng)態(tài)等值模型此種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在典型計(jì)算模型的基礎(chǔ)上，只將郴州地區(qū)有小電源接入110kV網(wǎng)絡(luò)的變電站的負(fù)荷模型采用前述研究所得到的小電源集群的動(dòng)態(tài)等值模型，其余變電站的負(fù)荷模型均采用采用的35%恒阻抗并聯(lián)65%感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的綜合負(fù)荷模型，記此計(jì)算方式為模型4；（5）典型計(jì)算模型+變電站負(fù)荷為負(fù)值的節(jié)點(diǎn)使用動(dòng)態(tài)等值模型（共有6個(gè)變電站負(fù)荷為負(fù)值）此種計(jì)算方式在典型計(jì)算模型的基礎(chǔ)上，將計(jì)算數(shù)據(jù)中變電站負(fù)荷為負(fù)值的負(fù)荷模型用項(xiàng)目所得的動(dòng)態(tài)等值模型來代替，對(duì)于變電站下網(wǎng)負(fù)荷為正的節(jié)點(diǎn)，均采用35%恒阻抗+65%感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的綜合負(fù)荷模型，記此計(jì)算方式為模型5。夏小方式下鶴云線近端發(fā)生三相短路時(shí)，5種網(wǎng)絡(luò)在湘中地區(qū)四種不同負(fù)荷水平條件下的暫態(tài)穩(wěn)定性差異性較大，具體分析計(jì)算結(jié)果見附錄B。該地區(qū)的暫態(tài)電壓穩(wěn)定問題主要體現(xiàn)在湘南地區(qū)高負(fù)荷時(shí)段，艾鶴線鶴側(cè)分別發(fā)生三相永久性短路故障。②湘南地區(qū)的最小開機(jī)方式方面：考慮小水電動(dòng)態(tài)特性后，東江電廠的開機(jī)方式更為靈活，當(dāng)湘南地區(qū)220kV變電站下網(wǎng)負(fù)荷低于1700MW，東江電廠可以不需要至少保持1臺(tái)機(jī)組運(yùn)行。(3)在上述等效建模工作的前提下，以湘南電網(wǎng)為研究重點(diǎn)區(qū)域，在常規(guī)主網(wǎng)仿真網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上衍生出含湘南郴州配網(wǎng)、含全網(wǎng)小水電等效模型的仿真網(wǎng)路等五種網(wǎng)絡(luò)，并在這五種仿真網(wǎng)絡(luò)中，從不同季節(jié)運(yùn)行方式和不同負(fù)荷水平，對(duì)比分析了這五種仿真網(wǎng)絡(luò)下小水電模型對(duì)主網(wǎng)穩(wěn)定性的差異性，揭示了考慮小水電集群的動(dòng)態(tài)特性后對(duì)湖南主網(wǎng)暫態(tài)穩(wěn)定性的影響：采用考慮了小水電集群的動(dòng)態(tài)特性的等值機(jī)模型后，夏小極端運(yùn)行方式下，系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性有了明顯的提高，對(duì)于冬大方式下，系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性有所提高。(2)除了在主網(wǎng)穩(wěn)定影響方面對(duì)湖南電網(wǎng)進(jìn)行分析，還可以從分布式電源優(yōu)化配置方面對(duì)其進(jìn)行分析。感謝我的同學(xué)和朋友，在我寫論文的過程中給予我了很多論文素材，還在論文的撰寫和排版等過程中提供了熱情的幫助?？梢酝ㄟ^以桂陽縣蓉城變低壓側(cè)10kV配網(wǎng)為背景進(jìn)行仿真計(jì)算，對(duì)比分析上述間歇性分布式電源補(bǔ)償電容綜合優(yōu)化配置模型和間歇性分布式電源、補(bǔ)償電容的獨(dú)立最優(yōu)配置模型。在實(shí)現(xiàn)模型能接入實(shí)際仿真網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的基礎(chǔ)上，與典型計(jì)算模型等其他模型進(jìn)行仿真對(duì)比分析，得出了關(guān)于湖南主網(wǎng)暫態(tài)穩(wěn)定性影響的新的結(jié)論。 本章小結(jié)通過使用本項(xiàng)目的研究成果，小水電對(duì)湖南電網(wǎng)穩(wěn)定影響主要結(jié)論如下：(1)考慮小水電動(dòng)態(tài)特性后，湘西北地區(qū)、湘中地區(qū)的穩(wěn)定性水平并無明顯變化，但故障時(shí)電壓跌落程度、故障清除后的回穩(wěn)時(shí)間等方面有所改善；(2)考慮小水電動(dòng)態(tài)特性后，湘西南、湘南地區(qū)暫態(tài)穩(wěn)定性水平都有較大的提高，特別是在夏小方式下；(3)考慮小水電動(dòng)態(tài)特性后，湘南地區(qū)的開機(jī)方式可以變得更為靈活，具體體現(xiàn)在東江的開機(jī)方式上。通過對(duì)以上5種計(jì)算方式的計(jì)算比較，可得到各種情況下，如下表所示的湘南電網(wǎng)最小開機(jī)方式。計(jì)算結(jié)果表明：夏小方式下，5種網(wǎng)絡(luò)中湘西南地區(qū)的暫態(tài)穩(wěn)定性差異性較大；但冬大方式下，5種網(wǎng)絡(luò)中湘西南地區(qū)的暫態(tài)穩(wěn)定性差異不大。在此極端方式的基礎(chǔ)上進(jìn)行模型1模型5穩(wěn)定性對(duì)比分析。 負(fù)荷模型（1）當(dāng)前使用的模型湖南電網(wǎng)穩(wěn)定計(jì)算當(dāng)前使用的負(fù)荷模型為65%感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，35%恒定阻抗綜合負(fù)荷模型，其中感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的模型參數(shù)為：定子漏電抗x1=，轉(zhuǎn)子漏電抗x2=，對(duì)于變電站負(fù)荷為負(fù)的節(jié)點(diǎn)，自動(dòng)將其模型轉(zhuǎn)變?yōu)楹阕杩鼓Ｐ?。以下將依?jù)研究結(jié)果，對(duì)湖南電網(wǎng)各地區(qū)穩(wěn)定水平進(jìn)行了全面校核，特別是對(duì)湘南地區(qū)的穩(wěn)定水平及最小開機(jī)方式進(jìn)行分析研究；并與基于當(dāng)前正在使用的負(fù)荷模型的電網(wǎng)穩(wěn)定計(jì)算分析結(jié)果進(jìn)行比較。(2)本章根據(jù)實(shí)際情況對(duì)小水電模型的適用性進(jìn)行了分析，提出了模型適用于不同小水電區(qū)域綜合負(fù)荷建模的參數(shù)調(diào)整方法。具體等效模型參數(shù)求解思路如下：（1）確定M組典型容量S(i)下的小水電機(jī)組的參數(shù)X(i)，（i=1，2，3，…，M）；（2）確定待研究網(wǎng)絡(luò)機(jī)組容量分布。 選取的典型機(jī)組容量典型機(jī)組容量單位：MW容量1234567891011121314 典型機(jī)組參數(shù)的確定由于小水電機(jī)組數(shù)目眾多，而且一般的小水電站設(shè)備都很簡陋，負(fù)責(zé)運(yùn)行和維護(hù)的工作人員缺少相關(guān)的專業(yè)知識(shí)，給調(diào)查小水電機(jī)組參數(shù)帶來了非常大的困難，使得調(diào)查工作幾乎難以進(jìn)行，因此，在調(diào)查統(tǒng)計(jì)并結(jié)合相關(guān)的電機(jī)常用數(shù)據(jù)手冊(cè)，以及電機(jī)設(shè)計(jì)典型參考值的基礎(chǔ)上，獲取了相應(yīng)發(fā)電機(jī)組的動(dòng)態(tài)參數(shù)。、采用上述等效方法確定的小水電模型基本上能對(duì)原小水電網(wǎng)絡(luò)的外特性進(jìn)行準(zhǔn)確描述，但隨著等效網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)大，其精確程度需要得到保證，因此按照上述的參數(shù)靈敏度分析結(jié)果，對(duì)等值后的參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整后，等值精度會(huì)有一定程度的提高，這較之目前對(duì)配網(wǎng)普遍采用感應(yīng)電動(dòng)機(jī)并聯(lián)靜態(tài)負(fù)荷等效模型的準(zhǔn)確程度有了非常大的提高。 等值示意圖 發(fā)電機(jī)參數(shù)發(fā)電機(jī)母線名參數(shù)Ra()Xd()X’d()Xq()T’d0()Tj()Sb(MVA)麻料電站泮家富友電站板山塘電站2084（等效機(jī)組） 等效后的其他網(wǎng)絡(luò)參數(shù)參數(shù)Re(Ω)Xe(Ω)PL(MW)QL(MW)在上網(wǎng)饋線距離2063母線50%的位置處發(fā)生相同程度的三相短路故障，故障發(fā)生時(shí)間為2~。（2）d軸同步電抗（Xd）靈敏度分析發(fā)電機(jī)有功功率變化趨勢：Xd由小變大，有功振蕩幅度也由大變小。其具體思路是，其它參數(shù)固定在初始值不變，每改變其中一個(gè)待研究的自變量參數(shù)，就進(jìn)行一次相同故障情況下的暫態(tài)穩(wěn)定仿真，為了使得靈敏度結(jié)果有可比性，參數(shù)的調(diào)整幅度按照未調(diào)整之前的各參數(shù)的初始值的百分比進(jìn)行調(diào)整，使得參數(shù)在初始值的177。 合興電站機(jī)組等效示意圖。勵(lì)磁調(diào)節(jié)器用來維持端電壓的恒定，小水電采用的勵(lì)磁系統(tǒng)相比大型水電機(jī)組而言比較簡單，為簡化起見，對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)采用比例反饋模型，其輸入輸出特性可用公式（）來表示。按照電壓等級(jí)分層對(duì)小水電集群進(jìn)行等效的具體思路和方法說明見附錄A。因此為評(píng)估這些具體的分布式電源并網(wǎng)對(duì)系統(tǒng)的影響，構(gòu)建含小水電的配網(wǎng)側(cè)綜合負(fù)荷模型并獲取相應(yīng)模型參數(shù)成為研究人員亟需解決的重要課題之一。而分布式電源通常是通過110kV及以下的網(wǎng)絡(luò)上網(wǎng)的，為了深入研究低壓配電網(wǎng)中廣泛接入的分布式電源對(duì)電網(wǎng)的影響，有必要在對(duì)這些分布式電源的并網(wǎng)運(yùn)行外特性進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，構(gòu)建能滿足適合主網(wǎng)仿真需要的等值模型。而后通過修改電力系統(tǒng)模型和參數(shù)，特別是將電力負(fù)荷采用電動(dòng)機(jī)加靜態(tài)模型，才能夠再現(xiàn)事故時(shí)的增幅振蕩現(xiàn)象。第二章 考慮小水電影響的配網(wǎng)綜合負(fù)荷建模，說明了構(gòu)建小水電分布式電源模型的研究意義和必要性，