基于广义戴维南等值的改进连续潮流与PV曲线求取

论文摘要

近年来,电力系统得到飞速发展,满足了电力用户不断增加的需求。但电力系统经常运行在接近极限状态下,随之而来的是一系列电压稳定安全事故,所以电压稳定问题是最近研究的热点之一。在电压稳定分析中,PV曲线与电压稳定临界点的求取具有非常重要的意义。连续潮流是分析静态电压稳定性的重要工具,能求出准确的电压稳定极限点和PV曲线,但现有方法计算量大。本文以此为研究方向,对连续潮流算法的改进和快速求取PV曲线展开深入研究,并取得较好成效。连续潮流法合适的步长控制环节是提高运算效率、保证计算精度的关键因素,为此提出一种改进步长连续潮流法。先对线性电路的戴维南等值原理进行广义扩充,证明了非线性电力系统传输最大功率条件是：戴维南动态等值阻抗模等于负荷静态等值阻抗模。同时用该原理得出的阻抗模裕度分析系统薄弱节点,并根据戴维南动态等值阻抗引导的负荷阻抗变化初步预测极限功率,以此作为连续潮流计算的步长选择依据,实现变步长连续潮流计算。分别对IEEE14、IEE30、IEEE57、IEEE118系统进行仿真计算,结果表明改进步长法能准确地找到电压稳定分歧点,与常规连续法相比计算效率有了很大的提高。为了提高求取PV曲线与电压稳定临界点的计算速度,提出一种基于电流模自变量的PV曲线快速求取法。首先进一步用简洁的方法证明了非线性电力系统的广义戴维南动态等值原理,且负荷功率因数可以是任意变化的,把复杂的非线性交流电路等值成为简单系统。再将自变量转换为负荷节点电流模的数学方程,并进行了极限功率、临界电压预测,并给出了PV曲线快速求取的算法步骤。最后在MATLAB对IEEE14、IEEE30节点系统进行仿真,结果证明了该方法的快速性与正确性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 插图索引
• 附表索引
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究目的与意义
• 1.2 电压稳定概述
• 1.2.1 电压稳定的定义
• 1.2.2 电压稳定与功角稳定的关系
• 1.3 电压稳定现有研究方法
• 1.3.1 动态电压稳定分析法
• 1.3.2 静态电压稳定分析法
• 1.4 本文主要工作
• 第2章 连续潮流法的模型与算法分析
• 2.1 连续潮流原理介绍
• 2.2 连续潮流模型
• 2.2.1 负荷型连续潮流
• 2.2.2 支路型连续潮流
• 2.2.3 故障型连续潮流
• 2.2.4 控制型连续潮流
• 2.3 连续潮流算法分析
• 2.3.1 参数化
• 2.3.2 预测步
• 2.3.3 步长控制
• 2.3.4 校正步
• 2.4 连续潮流在电压稳定分析中的应用
• 2.4.1 求取PV曲线
• 2.4.2 静态稳定分歧点（临界点）的求取
• 2.4.3 电力系统静态可传输容量ATC的计算
• 2.5 连续潮流存在问题
• 2.6 本章小结
• 第3章 广义戴维南等值原理
• 3.1 网络等值方法介绍
• 3.1.1 Ward等值法
• 3.1.2 诺顿等值法与戴维南等值法
• 3.2 戴维南等值原理
• 3.2.1 最大功率传输定理
• 3.2.2 戴维南等值原理介绍
• 3.3 广义戴维南等值原理
• 3.3.1 现有戴维南等值方法
• 3.3.2 非线性系统中最大传输功率必要条件
• 3.4 基于广义戴维南动态等值原理的电压稳定分析
• 3.4.1 广义戴维南动态等值电路的参数计算
• 3.4.2 基于广义戴维南等值的系统薄弱节点分析
• 3.5 仿真计算与分析
• 3.5.1 IEEE14节点系统
• 3.5.2 IEEE30节点系统
• 3.5.3 IEEE57节点系统
• 3.6 本章小结
• 第4章 基于广义戴维南等值的改进连续潮流法
• 4.1 引言
• 4.2 广义戴维南等值原理预测潮流数学基础
• 4.3 广义戴维南等值原理的步长控制连续潮流算法
• 4.3.1 负荷变化模型
• 4.3.2 预测环节
• 4.3.3 改进的步长选取策略
• 4.3.4 校正环节
• 4.4 仿真计算与分析
• 4.4.1 负荷因子的预测
• 4.4.2 两种算法进行比较
• 4.5 本章小结
• 第5章 基于电流模自变量的PV曲线求取
• 5.1 PV曲线与电压稳定临界点的意义
• 5.1.1 电压稳定临界点的定义
• 5.1.2 电压稳定临界点与PV曲线的意义
• 5.1.3 现有研究方法
• 5.2 电流模自变量解析法
• 5.2.1 理论证明
• 5.2.2 导数计算
• 5.2.3 将自变量转换为负荷电流模的Ⅰ-Ⅴ方程
• 5.2.4 极限功率及临界电压预测
• 5.2.5 PV曲线的快速求取
• 5.3 仿真计算
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录A （攻读学位期间发表的学术论文目录）
• 附录B （攻读学位期间参与的科研课题）
• 致谢