基于同步相量测量数据的电压稳定性研究

论文摘要

随着电力系统的现代化发展,逐步形成了以远距离、重负荷、大区联网为特点的大电网,系统的结构和运行方式越来越复杂多变,增加了系统性事故和导致大面积停电的几率,电压稳定的破坏对社会和国民经济所产生的负面影响也更为巨大。为了应对电网运行带来的严峻考验,电力系统迫切需要有新的技术手段来加强电网的动态监控能力,提高电网安全稳定水平。同步相量测量技术的广域测量系统在电力系统中应用的日益增多,为上述问题的解决提供了新的技术手段。如何充分利用同步相量测量数据进行电压稳定性研究已成为当前电力系统中非常活跃而且有价值的研究课题。本文通过对电压失稳机理的分析以及对现有电压稳定性判据的深刻剖析,总结了电压稳定问题的研究现状。简述了同步相量测量装置的基本原理,并综述了同步相量测量数据在电力系统动态、稳态和二次保护方面应用功能的研究情况。在此研究基础上,利用递推最小二乘法对系统进行两种形式的模型等值,包括两节点戴维南等值模型以及基于局部网络参数的系统等值模型。根据等值模型建立电压稳定性指标并估计其对电压稳定极限的逼近程度,通过两个算例的仿真计算比较两种等值模型的优缺点。结果表明,对于阻抗模电压稳定性指标,随着负荷的增加,基于两种等值模型的电压稳定性指标值都逐渐减小。即将到达临界状态时,基于局部网络参数系统等值模型计算出的指标以更快的速度下降,并迅速接近于零。因此基于局部网络参数的系统等值模型优于戴维南等值模型。文中还对电网紧急状态下线路故障后的功率分布问题进行了深入的研究,指出现有的研究方法多数都是基于恢复潮流解得知转移功率后才进行的切负荷方案。本文提出的基于叠加定理的转移功率求解方法能够在线路故障后迅速求出转移功率大小,即将系统中支路断线看作是在原网络上叠加一个电流源,根据电压和电流的叠加性质,便可快速而准确的计算出故障后各个支路上的转移功率值。最后通过算例验证了该方法的可行性。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 课题的目的和意义
• 1.2 电压稳定问题的研究现状
• 1.2.1 电压稳定的定义和分类
• 1.2.2 电压崩溃机理的研究
• 1.2.3 电压稳定问题的研究方法
• 1.2.4 电压稳定性指标的研究
• 1.3 本文主要工作
• 2 同步相量测量装置及其在电力系统中的应用
• 2.1 引言
• 2.2 同步相量测量装置的基本原理
• 2.2.1 PMU 的基本结构
• 2.2.2 PMU 的测量原理
• 2.3 同步相量测量装置在电力系统中的应用
• 2.3.1 动态应用功能
• 2.3.2 稳态应用功能
• 2.3.3 二次保护应用功能
• 2.4 本章小结
• 3 基于同步相量测量数据的电压稳定性评估
• 3.1 引言
• 3.2 基于同步相量测量数据的电力系统等值
• 3.2.1 两节点系统实时等值模型
• 3.2.2 基于局部网络参数的等值模型
• 3.3 最小二乘参数识别方法
• 3.3.1 最小二乘法基本原理
• 3.3.2 递推最小二乘估计法
• 3.4 电压稳定评估判据
• 3.5 算例仿真与分析
• 3.5.1 IEEE14 节点系统
• 3.5.2 IEEE30 节点系统
• 3.6 本章小结
• 4 电网紧急状态下转移功率的实时计算
• 4.1 引言
• 4.2 转移功率的求解方法
• 4.3 基于叠加定理的转移功率计算方法
• 4.3.1 支路的替代与等值
• 4.3.2 转移功率的求解
• 4.4 转移功率的实时计算算例
• 4.5 本章小结
• 5 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录：作者在攻读学位期间发表的论文目录