靜態(tài)電壓穩(wěn)定分析方法研究評述
靜態(tài)電壓穩(wěn)定主要研究平衡點(diǎn)的穩(wěn)定性和負(fù)荷的平衡問題,它要求系統(tǒng)處在可以忽 略系統(tǒng)模型的動態(tài)過程的情況下,這就要求系統(tǒng)的演化過程足夠緩慢或系統(tǒng)受到的擾動 幅度足夠小,此時(shí)系統(tǒng)的運(yùn)行軌跡由穩(wěn)定的平衡點(diǎn)構(gòu)成。從本質(zhì)上說,這是將靜態(tài)電壓 穩(wěn)定的極限狀態(tài)轉(zhuǎn)化等同成網(wǎng)絡(luò)功率傳輸極限時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)。 靜態(tài)分析方法由于簡單易行,得到了極大的發(fā)展,其成果已被電力部門規(guī)劃和運(yùn)行 人員所采用,是電壓穩(wěn)定研究中最有成果的方向。以下主要說明本文中涉及到的幾個(gè)方法。
潮流多解法
電力系統(tǒng)的潮流方程是非線性方程,一般存在多個(gè)潮流解,因?yàn)樗且唤M二階非線 性方程。理論上講,對于一個(gè)N節(jié)點(diǎn)電力系統(tǒng),系統(tǒng)的潮流方程組最多可能有2n_1個(gè) 成對出現(xiàn)的解。其解的個(gè)數(shù)隨負(fù)荷水平的加重而成對減少,當(dāng)系統(tǒng)的負(fù)荷過重而接近電 壓靜態(tài)穩(wěn)定極限時(shí),這時(shí)潮流方程只存在兩個(gè)解,這兩個(gè)解相互鄰近且關(guān)于奇異點(diǎn)對稱, 但是只有一個(gè)為正常高電壓可行解。這對潮流解當(dāng)系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定到達(dá)極限時(shí)融合成一個(gè) 解,此時(shí)系統(tǒng)到功率傳輸極值,即電壓穩(wěn)定極限狀態(tài)。該方法將靜態(tài)電壓穩(wěn)定性與潮流 方程解的存在性聯(lián)系起來以判斷系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性。利用直角坐標(biāo)潮流方程的二次性, 系統(tǒng)的功率裕度可由高低電壓解表示出來,因?yàn)檫M(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)電壓穩(wěn)定臨界點(diǎn) 處的電壓值恰好是高電壓解和低電壓解的均值,所以在一定的假設(shè)條件下,用潮流多解 法也能近似計(jì)算出最近的電壓崩潰點(diǎn)洶鍘。
最大功率法
最大功率法將靜態(tài)電壓穩(wěn)定的極限運(yùn)行狀態(tài)等同為電力網(wǎng)絡(luò)向負(fù)荷母線輸送功率 的極限運(yùn)行狀態(tài)。這種方法認(rèn)為,當(dāng)負(fù)荷的需求超過電力網(wǎng)絡(luò)的極限傳輸功率時(shí),系統(tǒng) 將會出現(xiàn)異常行為,甚至發(fā)生電壓崩潰㈨。許多學(xué)者也認(rèn)同這一觀點(diǎn),并應(yīng)用于電壓穩(wěn) 定臨界點(diǎn)的求取,在這方面的裕度指標(biāo)有:求取負(fù)荷節(jié)點(diǎn)所需要的無功功率的總和與當(dāng) 前運(yùn)行狀態(tài)下該區(qū)域內(nèi)所有系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)所能提供的無功功率總和的差值,并把它作為該系 統(tǒng)在此給定運(yùn)行狀態(tài)的裕度指標(biāo)。由于潮流雅克比矩陣的臨界點(diǎn)奇異問題,使普通潮流 程序難以求解臨界點(diǎn),所以人們引入非線性規(guī)劃法來克服此困難,它把臨界點(diǎn)的計(jì)算轉(zhuǎn) 化為對負(fù)荷進(jìn)行優(yōu)化的問題,并利用各種優(yōu)化方法求解,其實(shí)質(zhì)也是一種直接求取臨界 點(diǎn)的方法。
雖然,把影響靜態(tài)電壓穩(wěn)定的主要原因歸咎于系統(tǒng)中的無功功率是否平衡, 這一觀點(diǎn)顯得有些片面,但是內(nèi)點(diǎn)法的引入使得這種方法對于發(fā)電機(jī)的無功出力以及有 載可調(diào)節(jié)的約束等因素處理很好,該方法中即使約束方程數(shù)會隨著系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)大而增 加,從而增加了求解非線性規(guī)劃的困難,但這個(gè)困難可以通過選取適當(dāng)?shù)姆椒ㄐ薷臄?shù)據(jù) 結(jié)構(gòu),使修正方程矩陣變得高度稀疏和對稱,以加快計(jì)算速度。。 最大功率法在本質(zhì)上與其他許多靜態(tài)電壓穩(wěn)定分析方法是一致的,都是來尋找系統(tǒng) 的最大功率點(diǎn),只是不同的研究人員采用不同的方法來計(jì)算最大功率點(diǎn)。Hiskens等人提 出了一種利用修正因子快速計(jì)算無功功率極限的方法瞄1。
Jasmon GB和Lee L H將系統(tǒng)簡化為單機(jī)單負(fù)荷系統(tǒng)模型,然后快速求取電壓穩(wěn)定極限,研究大功率負(fù)荷和無功不足 情況下的電壓崩潰問題嘲。也有學(xué)者用負(fù)荷導(dǎo)納的增加來代替負(fù)荷功率的增加,從而很 好得解決了潮流雅可比矩陣在臨界點(diǎn)處會變得奇異而難以求解的困難,把dP:}/以或 ‘峨/以的值等于零時(shí)的狀態(tài)認(rèn)為是電壓穩(wěn)定的臨界狀態(tài),并在求解min(dE/以)或min (dE/‘堍)為零的狀態(tài)時(shí)引用割線法。但是實(shí)際電力系統(tǒng)中,負(fù)荷節(jié)點(diǎn)處的電壓是隨著負(fù)荷 功率的變動在不斷變化的,因而這種方法在應(yīng)用到實(shí)際系統(tǒng)時(shí)會與系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)有偏 差,這種用導(dǎo)納變化代替負(fù)荷變化的方法求出的臨界點(diǎn)也會和按其他的方法求得的臨界點(diǎn) 不同,不能很好的體現(xiàn)系統(tǒng)實(shí)際的電壓穩(wěn)定臨界點(diǎn)㈨嘲。
責(zé)任編輯:電力交易小郭
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