电力系统输电断面的研究

论文摘要

随着自动化水平的提高,电网的在线实时控制已经提到了议事日程,对计算分析的速度要求也越来越高。但实际电力系统为了经济性与安全性的提高不断向互联大系统发展,使得传统的按照N-1原则逐个对其元件故障或无故障退出运行进行计算分析几乎是不可能,也是没有必要的。电力系统中发电和负荷的分布及变化是有一定规律可循的。借鉴此规律提出电力系统区域间输电断面分析,并使之能够指导实际电网的分析控制,是本文研究的核心和目的。首先研究了输电断面分析的意义与可行性,讨论了输电断面相关的基本概念。影响电网输电能力的有三个因素:功角制约因素、热制约因素、电压稳定性。三个因素的实质是电和热的耦合,视系统运行模式及自身质地不同,对应输电线路的载荷能力必为其中一个因素所制约。文中根据热制约因素明确了输电断面的概念,并将断面分为普通输电断面和关键输电断面。分析了基于断面进行电力系统安全分析和控制的必要性和有效性,指出与传统的静态安全分析相比,断面分析直接找到电网中的薄弱区域加以研究,提高了效率和分析的准确性。实际电力系统中输电断面的划分方法是本文研究的重点问题。文中首先分析了基于区域间联络线模型的输电断面划分、基于支路开断分布系数的输电断面划分、基于自然区域和功率输送方向的输电断面划分以及基于图论的输电断面划分四种现有的输电断面划分方法,并用简单算例对各种方法进行分析说明,得出各种方法的优缺点及所适应的场合。在此基础上指出实际电力系统断面划分需要在保证计算速度的前提下综合考虑网络拓扑结构与电网潮流两方面的因素,并提出了适用于实际复杂电力系统的输电断面划分方法。应用本文所提出的综合拓扑结构与网络潮流的输电断面划分方法对山东电网220kV以上网络进行研究,划分了普通输电断面与关键输电断面,并对结果进行分析。输电断面是电网中的薄弱环节,也可称作制约电网功率传输能力的瓶颈。本文通过电力系统电热协调理论来提高输电断面的功率传输能力,也就相应提高了整个电网的功率传输能力,同时提高了电网运行的安全性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 主要符号说明
• 1 绪论
• 1.1 课题研究的目的和意义
• 1.1.1 电力系统安全稳定运行的意义
• 1.1.2 对美加大停电的思考及我国电网中存在的问题
• 1.1.3 输电断面分析对电网安全稳定运行的意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 电网输电极限分析
• 1.2.2 电力系统模式分析
• 1.2.3 电力系统断面分析
• 1.3 本文的主要工作
• 2 输电断面的基本概念及输电断面分析的可行性研究
• 2.1 输电断面的基本概念
• 2.2 输电断面分析与传统静态安全分析的比较
• 2.3 输电断面分析的可行性与基本问题
• 3 划分输电断面的主要方法
• 3.1 现有的输电断面划分方法
• 3.1.1 基于区域间联络线模型的输电断面划分
• 3.1.2 基于支路开断分布系数的输电断面划分
• 3.1.3 基于自然区域和功率输送方向的输电断面划分
• 3.1.4 基于图论的输电断面划分
• 3.2 综合拓扑结构与网络潮流的输电断面划分
• 4 山东电网超高压网络输电断面分析
• 4.1 山东电网概况
• 4.2 山东电网超高压网络输电断面的划分
• 5 电热协调理论提高断面输电能力
• 5.1 静态热平衡方程与静态热定值
• 5.1.1 热平衡方程
• 5.1.2 静态热平衡方程
• 5.1.3 静态热定值（STR）
• 5.2 动态热定值与暂态热平衡方程
• 5.2.1 动态热定值（DTR）
• 5.2.2 暂态热平衡方程
• 5.2.3 DTR模型系统
• 5.3 电热协调理论（ETC）
• 5.3.1 ETC下的热平衡方程
• 5.3.2 ETC的实现
• 5.3.3 应用ETC理论提高断面输电能力
• 6 结论
• 6.1 研究总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 学位论文评阅及答辩情况表