电力系统外网等值的应用研究

论文摘要

随着电力建设事业的不断发展,电网逐渐形成巨大的互联系统,以便能够提高电能质量和获得较高的供电可靠性。然而对大电网互联系统进行各种不同运行状态下的众多分析计算时,又往往会受到计算机容量和求解时间的困扰。因此,为了减轻分析与计算的工作量与复杂度,就提出了用简化的外网等值模型来近似代替原外部系统对研究系统的影响。通常电力系统外网等值分为静态等值和动态等值两类。静态等值根据网络拓扑结构分成拓扑法与非拓扑法。由于拓扑法相比非拓扑法而言,仅需知道整个网络的拓扑结构和少量信息,而无需全部的准确实时信息,所以当前的静态等值法大部分都倾向于拓扑法。本文将主要研究拓扑静态等值法中的Ward型等值。通过对已有的常规Ward静态等值和扩展Ward静态等值的推导研究,总结出现有Ward等值法存在的不足之处,并提出改进的方案。新改进的方案将遵循工程规划和等值方法的各项要求。在求解过程中,将使用高斯消去法来取代矩阵操作带来的复杂性。除此之外,本文还简单介绍了基于ε-相关识别的同调动态等值法。该动态等值方法主要分为两部分：ε-相关发电机群识别和网络化简。在ε-相关发电机群识别中,本文采用系统模型的可达性格纳姆矩阵,通过求解李雅普诺夫方程,得出相关的发电机群。网络的化简部分则包含了对相关发电机母线的简化和外部系统负荷母线的合并消去。由于该方法具有严密的数学论证,无需进行繁琐的计算,并且适用于多个故障同时发生时的计算分析,因此在工程上早已得到成熟的应用。本文使用了2006年山东电网585系统作为算例,对静态等值和动态等值进行验证。山东电网585母线系统规模较大,并且都是由实际工程所得,因此可以很好的验证两种等值方法在较大规模实际电网系统的适应性,以达到理论与实际相结合的目的。通过对比等值前后的参数和潮流计算结果,可以看出改进后的静态等值方法和同调动态等值方法在母线量测与支路潮流方面都有着很好的精度,达到了电力系统外网等值所预期的效果,从而保持了原系统的真实性和完好性。因此,外网等值的研究具有较高的实用价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 外网等值的方法
• 1.3 本文的选题背景与意义
• 1.4 论文的主要工作
• 第2章 Ward静态等值
• 2.1 引言
• 2.2 常规Ward等值
• 2.2.1 数学描述
• 2.2.2 实现步骤
• 2.2.3 常规Ward等值缺点
• 2.3 扩展Ward等值
• 2.3.1 数学描述
• 2.3.2 实现步骤
• 2.3.3 等值后系统图
• 2.4 传统方法缺点
• 2.5 本章小结
• 第3章 改进型Ward等值
• 3.1 引言
• 3.2 数学描述
• 3.3 高斯消去法
• 3.4 改进后系统图
• 3.5 等值实现要点
• 3.5.1 导纳矩阵求取
• 3.5.2 网损问题
• 3.5.3 PV节点选取
• 3.6 实现步骤
• 3.7 计算流程框图
• 3.8 本文小结
• 第4章 动态等值
• 4.1 引言
• 4.2 ε-相关发电机群的识别
• 4.2.1 ε-相关识别的计算机过程
• 4.2.2 相关识别的流程框图
• 4.3 网络化简
• 4.3.1 相关机群合并化简
• 4.3.2 外部负荷母线化简
• 4.4 动态等值的计算步骤
• 4.5 本章小结
• 第5章 算例及结果分析
• 5.1 引言
• 5.2 山东585系统静态等值
• 5.2.1 互联支路与接地支路参数
• 5.2.2 等值发电机与等值负荷功率
• 5.2.3 PV节点选取
• 5.2.4 等值化简
• 5.3 山东585系统动态等值
• 5.3.1 相关识别计算
• 5.3.2 等值化简
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 本文不足及未来的发展方向
• 附录
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文目录
• 学位论文评阅及答辩情况表