基于串联同步静止补偿器SSSC作用的电力系统电压稳定性研究

论文摘要

随着我国经济发展,电能需求量迅速增大,电力系统规模不断扩大,人们对电能的依赖和要求越来越高。这就对电网的可靠性有了越来越高的要求。电压稳定失稳和电源崩溃事故的多次发生,使电压稳定问题成为七十年代以来电力部门突出的问题,引起了各国电力工作者的高度重视。经过二十多年的辛勤耕耘,对电压稳定的研究取得了相当大的进展,特别是静态电压稳定的研究已经取得了令人瞩目的成果。电压稳定作为电力系统稳定的一个重要部分,其内容和研究方法大大丰富了电力系统稳定的内涵。由于电压严重异常而引起的设备损坏电压稳定破坏或电压崩溃曾导致许多电力系统发生大面积停电事故,因此电压异常及其控制措施近年来受到高度重视。FACTS技术的出现带来了新的控制技术和手段,可以进行电压控制和无功补偿,起到稳定电压的作用。本文首先概述了针对电压稳定问题研究的历史和现状,尤其重点地介绍了电压静态稳定问题的分析方法。在总结前人研究成果的基础上,在静态电压稳定研究中加入了柔性交流输电系统FACTS中的同步静止串联补偿器SSSC模型,并建立了更适合应用于电力系统潮流分析的SSSC混合模型,并在奇异值理论和特征结构分析法的基础上对电压静态稳定性问题做了一些探索性的工作。使静态电压稳定研究的成果更加具有现实意义。本文先后介绍了奇异值分析法和特征结构分析法的数学原理,并详细阐述了将奇异值分析法和特征结构分析法应用于电力系统电压静态稳定分析的理论依据,将研究给定系统运行点电压静态稳定裕度的问题转化为研究确定相应的雅可比矩阵接近奇异程度的问题。同时提出两种算法的计算方法和步骤,并详细介绍了奇异值分析算法得到的最小奇异值及其对应的奇异向量等几个重要的参数指标。在潮流计算和奇异值分解的基础上,构建了基于SSSC混合模型和奇异值分解的弱节点判别指标(LC_j)和最危险的负荷增长方式指标(Df_i)等电压稳定性分析指标。分别利用奇异值分析法,和特征值分析法深入分析了在负荷平均增长和最灵敏节点负荷增长两种情况下,SSSC对电力系统电压稳定性的影响。探究了采用弱节点判别指标(LC_j)和最危险的负荷增长方式指标(Df_i)确定系统最薄弱节点和负荷增长最快节点的方式。论证了在系统最薄弱节点和负荷增长最灵敏节点线路中加入SSSC后能对提高系统的电压水平和电压稳定性起到良好的改善作用。本文对IEEE9节点系统和IEEE14节点系统进行了仿真计算,验证了所构建的SSSC混合模型以及两个电源稳定性分析指标的可行性、有效性和适用性,得出了针对系统的薄弱环节增加无功支撑后系统电压静态稳定性明显得到提高的结论,在验证前文分析结果正确性的同时进一步计算,找出采取电压静态稳定控制措施。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究目的与意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文的主要工作
• 1.4 创新点与先进性
• 第二章 串联同步静止补偿器SSSC的运行特性
• 2.1 串联同步静止补偿器SSSC概述
• 2.2 SSSC的系统模型
• 2.2.1 SSSC交流侧电路方程
• 2.2.2 SSSC的数学模型
• 2.3 FACTS元件在电力系统中的模型
• 2.4 计及SSSC的潮流计算
• 第三章 电压稳定性研究现状
• 3.1 电压失稳现象及其机理
• 3.1.1 P-U曲线解释
• 3.1.2 动态机理解释
• 3.2 牛-拉法潮流计算
• 3.3 连续潮流法
• 3.4 近似计算方法
• 3.5 静态电压稳定性指标与判据
• 3.6 小结
• 第四章 基于奇异值分解法的电压稳定性评估和指标计算
• 4.1 奇异值分解法简介
• 4.2 奇异值算法的数学原理
• 4.3 奇异值分析指标
• 4.4 奇异值分析法的实现步骤
• 4.5 节点奇异值分析法
• 4.6 实例仿真与计算
• 4.7 小结
• 第五章 基于特征结构分析法的电压稳定性评估
• 5.1 特征结构分析法的原理
• 5.2 收敛潮流雅可比矩阵基本方程
• 5.3 特征结构分析法的基本原理
• min及其灵敏度计算'>5.4 最小模特征值λ_min及其灵敏度计算
• 5.5 特征结构分析法的具体应用
• 5.6 特征结构分析法的实现步骤
• 5.7 算例仿真与分析
• 5.8 小结
• 第六章 结束语
• 6.1 全文工作量总结
• 6.2 不足与展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间发表的学术论文与研究成果