基于区域平衡的电力系统无功/电压管理

论文摘要

20世纪七十年代以来,因电压失稳而导致系统瓦解的事故在国内外一些大电网多次发生,造成了长时间大面积的停电和巨大的经济损失。系统的电压崩溃往往是由某条母线或某个区域的电压失稳引起,而后扩散至整个系统,导致系统瓦解的。因此如何准确快速地防止电压崩溃并提高电压稳定性,已成为广大研究者关注的问题。本文旨于提出一种无功/电压管理的方法,为运行管理人员提供决策的信息。无功功率不能远距离传输,电压/无功是一个局部问题,因此整个电力系统电压稳定与区域无功平衡相联系。无功分层分区的管理思想要求我们把整个电力系统按照某种原则划分成若干个子区域,即进行区域划分。区域划分是协调电力系统无功/电压管理的有效手段和方法。本文首先针对现有的区域划分方法进行了深入研究,提出了具有普遍意义的电气距离法,其中,电气距离的定义和聚类分析是该方法的重点。其次应用模糊聚类电气距离法进行区域划分。对于只存在孤立节点区域的处理、如何归并PV节点以及合并各个子区域等问题,提出了相应的解决措施。最后,从各区域独立性的角度出发,通过无功裕度分析对各区域的无功/电压管理提出了建议。提出利用电压稳定指标中的切向量法确定每个区域内的电压弱节点,然后通过每个区域电压弱节点的U-Q曲线来对该节点的无功裕度进行分析,使得系统运行人员对系统的电压稳定的监控和预防侧重在电压弱节点和无功裕度最小的节点上。新英格兰10机39节点系统、IEEE-118节点系统的仿真计算结果验证了本文提出方法的有效性和合理性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题研究的目的和意义
• 1.2 无功功率与电压稳定
• 1.2.1 无功功率的传输特性
• 1.2.2 电压崩溃的特征和主要因素
• 1.3 无功区域平衡
• 1.3.1 区域划分目标
• 1.3.2 研究现状
• 1.3.3 区域划分合理性验证
• 1.3.4 区域划分中存在的问题
• 1.4 无功/电压管理
• 1.4.1 基本原理
• 1.4.2 研究现状
• 1.5 论文主要工作
• 2 模糊聚类电气距离法的无功/电压区域划分
• 2.1 电气距离法的定义
• 2.2 模糊聚类分析的基本概念
• 2.2.1 聚类的概念
• 2.2.2 聚类分析
• 2.2.3 模糊聚类分析
• 2.2.4 模糊聚类分析的一般步骤
• 2.3 模糊聚类电气距离法
• 2.4 模糊聚类电气距离法与其他方法的比较
• 2.5 仿真校验
• 2.6 本章小结
• 3 基于U-Q曲线的区域电压弱节点的无功裕度
• 3.1 电力系统电压弱节点
• 3.2 切向量法获取电压弱节点
• 3.3 U-Q曲线
• 3.4 数字仿真分析
• 3.4.1 仿真分析系统
• 3.4.2 利用切向量法判断区域内电压弱节点
• 3.4.3 对电压弱节点进行无功裕度监视
• 3.5 本章小结
• 4 IEEE-118系统的区域无功/电压管理
• 4.1 IEEE-118系统区域划分的实现技术
• 4.1.1 PQ节点的聚类划分
• 4.1.2 PQ孤立节点的合并问题
• 4.1.3 PV节点的归并问题
• 4.1.4 区域间的合并
• 4.1.5 模糊聚类电气距离法区域划分软件的实现
• 4.2 基于U-Q曲线的IEEE-118系统区域无功/电压管理
• 4.2.1 各区域内的电压弱节点
• 4.2.2 各区域电压弱节点的U-Q曲线
• 4.2.3 各区域电压弱节点的无功裕度
• 4.3 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 附录A 新英格兰10机39节点系统接线图
• 附录B 新英格兰10机39节点系统参数
• 附录C IEEE-118节点系统接线图
• 附录D IEEE-118节点系统参数
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢