静态电压稳定的三元分析法

论文摘要

电力系统稳定性的研究一直都是电力科学工作者研究的重要课题。随着电力系统规模的日益庞大,电力市场化的不断深入,电力系统的稳定性问题越来越复杂。目前常从功角稳定和电压稳定两方面来分析,虽然在这两个方面的研究已经取得了长足的发展,并且在功角稳定分析和控制方面达到了较高的水平,但在电压稳定机理、监视和控制以及功角稳定和电压稳定的关系上仍然存在着不足,特别在负荷模型的选取和参数的确定,以及发电机运行参数的不确定性等对电压稳定的研究带了很大困难。因此继续对电压稳定机理进行探讨研究,建立适当可在线实现的电压稳定指标对电压进行监视和控制,仍是一项挑战性的工作,具有很重要的意义。本文首先分析了采用电压和功率描述电压临界状态的不足,提出了引入负荷阻抗角的三个参数来描述电压临界状态,即电压V、功率P和负荷阻抗角φ的三元分析法。建立了三元的V -φ和P -φ空间的分析方法。采用V -φ和P -φ空间描述了电压临界状态,并建立了描述电压临界状态的V cr-φ曲线和Pm ax-φ曲线。分析了电压临界状态在V -φ和P -φ空间上的变化特性。建立了电压稳定运行空间。将电压运行状态在V -φ和P -φ空间上的变化同电压稳定常用的P - V曲线和阻抗模判据进行了比较分析,是对P- V空间分析方法的有益补充,共同组成三元分析方法的三个分析空间。通过算例证明了此方法的可行性和正确性。提出了基于相量测量的薄弱节点电网侧等值参数的估计和在线电压稳定指标。理论分析了局部节点电压、电流矢量变化的特性。提出了用局部电压、电流矢量变化估计电网侧等值阻抗模的方法和对用于估计的电压、电流矢量变化数据的筛选。提出了采用局部电压、电流矢量变化实现的电压稳定指标监视电压稳定的方法。提出了采用等值阻抗模和薄弱节点的状态估计等值电势的方法,在线近似估计了三元分析法的V cr-φ曲线和Pm ax-φ曲线。并用算例进行了证明。建立了有载调压变压器的电路分析模型,采用三元分析法的P -φ分析了有载调压变压器变比变化前后对静态最大传输功率特性的影响。采用三元分析法的V -φ分析了有载调压变压器变比变化前后对负荷节点临界电压特性的影响。在此基础上分析了变压器变比变化对电压稳定运行范围的影响。对有载调压变压器变比调整过程中的临界变比进行了研究。通过算例表明本文方法可行。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的目的和意义
• 1.2 电压稳定的研究动态
• 1.2.1 静态分析方法
• 1.2.2 动态分析方法
• 1.2.3 非线性动力学方法
• 1.2.4 其他分析方法
• 1.3 广域测量系统的发展及在电力系统中的应用
• 1.4 本文的主要研究内容
• 第2章 静态电压稳定的三元分析法
• 2.1 引言
• 2.2 简单电力系统的电路分析
• 2.2.1 有功功率和无功功率增量与电压相角和幅值之间关系的分析
• 2.2.2 有功功率和无功功率增量与电压相角和幅值之间变化曲线
• 2.3 对静态电压临界状态的三元描述
• 2.4 在三元空间对静态电压临界状态的数学描述
• 2.5 电压临界状态的变化特性
• 2.5.1 电压临界状态在V-φ空间的变化特性
• 2.5.2 电压临界状态在P-φ空间的变化特性
• 2.6 节点的电压稳定运行区域
• 2.7 与P-V 空间的比较
• 2.8 与阻抗模判据的比较
• 2.9 算例
• 2.10 本章小结
• 第3章 电压临界状态的在线获得与在线电压稳定指标
• 3.1 引言
• 3.2 简单电力系统的局部电压电流矢量变化特性分析
• 3.2.1 电网侧等值阻抗不变时电压电流特性分析
• 3.2.2 电网侧等值阻抗变化时电压电流特性分析
• 3.3 基于广域测量的电压临界状态的在线近似获得方法
• 3.4 对节点电压稳定程度的在线监视即在线电压稳定指标
• 3.5 算例
• 3.6 本章小结
• 第4章 采用三元法分析有载调压变压器调整对静态电压稳定的影响
• 4.1 引言
• 4.2 有载调压变压器（OLTC）的电路模型分析
• 4.3 有载调压变压器调整前后对静态传输功率极限的影响
• 4.3.1 变比不变时最大传输功率的特性分析
• 4.3.2 变比改变时最大传输功率的特性分析
• 4.4 有载调压变压器调整前后对临界电压的影响
• 4.4.1 变比不变时临界电压的特性分析
• 4.4.2 变比改变时临界电压的特性分析
• 4.5 有载调压变压器调整前后对电力系统运行范围的影响
• 4.6 有载调压变压器调整时对应的临界变比
• 4.7 算例
• 4.8 本章小结
• 第5章 采用三元法对电力系统静态稳定极限功率的研究
• 5.1 引言
• 5.2 简单电力系统的静态稳定极限功率
• 5.2.1 对角度稳定静态极限功率的分析
• 5.2.2 对电压稳定静态极限功率的分析
• 5.2.3 对静态角度稳定和电压稳定对比研究
• 5.3 角度稳定和电压稳定对应的静态极限功率的比较
• 5.4 发电机励磁系统特性对静态电压稳定极限功率的影响
• 5.4.1 E 不变时对应的电压静态极限功率
• 5.4.2 E′不变时对应的电压静态极限功率
• G 不变时对应的电压静态极限功率'>5.4.3 V_G不变时对应的电压静态极限功率
• 5.5 算例
• 5.6 本章小结
• 第6章 采用三元法对电压失稳或崩溃的研究
• 6.1 引言
• 6.2 普通支路的电压稳定
• 6.3 含有载调压变压器支路的电压稳定
• 6.4 含发电机支路的电压稳定
• 6.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录 算例系统原始数据
• 攻读博士学位期间所发表的学术论文
• 哈尔滨工业大学博士学位论文原创性声明
• 哈尔滨工业大学博士学位论文使用授权书
• 哈尔滨工业大学博士学位涉密论文管理
• 致谢
• 个人简历