考虑发电机功率平衡时戴维南等值的静态电压稳定性研究

论文摘要

电力系统电压稳定一直是国内外学者研究的一个重点难题。尤其是近几十年来，随着我国电网长距离、超高压输电规模的不断扩大，电压崩溃事故也屡屡发生，正是针对这一问题，本文提出了一种基于戴维南等效电路的静态电压稳定裕度快速计算的方法。文章首先介绍了课题选择的背景和重要意义，以及电力系统电压稳定的定义和分类，进而对现有静态电压稳定性分析方法和电压稳定指标做了详细的介绍。为了更快捷的对负荷节点电压稳定性分析，本文提出了一种简化电网结构的分析方法，核心思想是对电网结构进行等效跟踪，即戴维南参数等值跟踪的方法。电网经过戴维南等效后得到的电路图，具有结构清晰简单，这一思路是近些年的热门研究方向。论文在对戴维南等效原理研究的基础上，提出了一种利用灵敏度法求取戴维南等值参数，进而分析计算电压稳定性的方法。其原理在于首先通过潮流计算得到所研究负荷节点的电压和功率，然后通过该节点电压对功率的偏导数求得相关灵敏度，并利用此灵敏度求得戴维南等值参数，最后采用阻抗模指标和潮流多解的电压稳定性接近指标即可快速判断节点电压的稳定性。该方法计算过程表明，不需要进行多次潮流迭代计算，且避免了雅可比矩阵奇异潮流无解的情况。最后，通过IEEE10节点系统和IEEE118节点系统对本文所提算法进行验证。由仿真计算结果可知，预测在有发电机参与功率平衡调节时，负荷节点电压的稳定性得到一定提高。因此，本文所提算法可以快速分析负荷节点的电压稳定性，且能预测某一发电机在不同功率调节系数下相关节点电压稳定性提高的效果，可以作为电力调度部门实时监控电网稳定性和预防控制的工具。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.1.1 电网智能化方向发展
• 1.1.2 电力系统电压稳定的重要意义
• 1.2 电压稳定研究的内容和现状
• 1.2.1 电力系统电压稳定的定义和分类
• 1.2.2 电压稳定性研究的主要内容
• 1.3 电压稳定性研究展望
• 1.4 本文主要研究工作
• 第2章 静态电压稳定性指标及其分析方法
• 2.1 引言
• 2.2 静态电压稳定性分析方法
• 2.2.1 最大功率分析法
• 2.2.2 灵敏度分析法
• 2.2.3 特征结构分析法
• 2.2.4 奇异值分解法
• 2.2.5 其他分析法
• 2.3 静态电压稳定性指标
• 2.3.1 阻抗模指标
• 2.3.2 电压稳定性接近指标
• 2.3.3 特征值和奇异值指标
• 2.3.4 灵敏度指标
• 2.3.5 局部指标
• 2.3.6 U / U0指标
• 2.3.7 裕度指标
• 2.3.8 PV 曲线指标
• 2.4 本章小结
• 第3章 戴维南等效电路及电压稳定性的研究
• 3.1 引言
• 3.2 戴维南等效原理及模型
• 3.2.1 戴维南定理的探讨
• 3.2.2 电网戴维南等值模型
• 3.2.3 考虑负荷静态特性时的等值算法
• 3.3 一种戴维南等值跟踪的失稳判别方法
• 3.3.1 电网戴维南等效思路
• 3.3.2 戴维南等值参数跟踪
• 3.3.3 两机单负荷系统的失稳模式判别
• 3.3.4 多机系统的失稳模式判别
• 3.4 基于实时戴维南等值的静态电压稳定性分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 潮流计算和戴维南等值参数求取分析
• 4.1 引言
• 4.2 潮流计算的牛顿—拉夫逊法
• 4.2.1 牛顿法的基本计算思路
• 4.2.2 牛顿—拉夫逊法在潮流计算中的应用
• 4.2.3 牛顿—拉夫逊法的求解过程
• 4.3 潮流计算 P-Q 分解法
• 4.3.1 潮流计算 P-Q 分解法基本原理
• 4.3.2 P-Q 分解法迭代过程
• 4.4 灵敏度法戴维南等值参数求取
• 4.4.1 灵敏度法戴维南等值参数公式推导
• 4.4.2 考虑发电机时戴维南等值参数公式推导
• 4.5 负荷节点静态电压稳定性分析
• 4.5.1 阻抗模指标法判断电压稳定性
• 4.5.2 潮流多解法判断电压稳定性
• 4.6 本章小结
• 第5章 戴维南等值及其静态电压稳定性的算例分析
• 5.1 概述
• 5.2 IEEE10 节点系统仿真计算
• 5.2.1 基态时系统电压稳定性分析
• 5.2.2 发电机参与功率平衡时电压稳定性分析
• 5.3 IEEE118 节点系统仿真计算
• 5.3.1 基态时系统电压稳定性分析
• 5.3.2 发电机不同系数时功率平衡调节的效果
• 5.4 本章小结
• 结论与展望
• 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