基于模態(tài)分析理論的電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性研究.pdf

1、隨著電力需求的持續(xù)增大和相關科學技術的發(fā)展，電力系統(tǒng)進入了以電網互聯(lián)、大機組、超特高電壓遠距離交直流輸電、高度自動化控制和市場化運營為特征的現(xiàn)代電力系統(tǒng)時代。20世紀70年代以來，世界上一些大電網發(fā)生了一系列以電壓崩潰為特征的電網瓦解事故，導致大面積停電，這就促使電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性的研究成為一個日益受到關注的研究課題。
　　 文章通過總結已有的關于電壓穩(wěn)定性的定義和分類，并聯(lián)系實際的電壓失穩(wěn)事故，認為從時間延續(xù)和擾動大小的角度來

2、認識電壓穩(wěn)定性問題具有更合理的解釋；列舉總結出了目前靜態(tài)電壓穩(wěn)定性研究中使用最多的五種方法，給出了每種方法的數(shù)學模型及其應用現(xiàn)狀；分析了電力系統(tǒng)從發(fā)電機、輸電網絡到用電負荷的數(shù)學模型，重點分析了負荷特性對系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性的影響和負荷建模的理論方法。
　　 詳細分析了模態(tài)分析法在靜態(tài)電壓穩(wěn)定性研究中的應用，指出了傳統(tǒng)V-Q(無功電壓)模態(tài)分析法和基于無功電壓雅可比矩陣、有功角度雅可比矩陣的全電壓模態(tài)分析法存在的不足，考慮到系統(tǒng)在臨界

3、失穩(wěn)點處，不可以忽略有功功率的變化對電壓幅值失穩(wěn)所產生的影響，提出了對現(xiàn)有V-Q(無功電壓)模態(tài)分析法的改進。以傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)潮流計算為基礎運算平臺，以IEEE10機39節(jié)點標準測試系統(tǒng)為仿真模型，使用V-Q(無功電壓)模態(tài)分析法計算系統(tǒng)進在穩(wěn)定運行和臨街失穩(wěn)兩種狀態(tài)下雅可比矩陣的特征值、特征向量、參與因數(shù)、系統(tǒng)整體穩(wěn)定度和系統(tǒng)局部穩(wěn)定度，分別計算基于恒功率和ZIP兩種負荷模型時系統(tǒng)的特征值，得出的結論是：系統(tǒng)使用ZIP兩種負荷模型比使

4、用恒功率負荷模型時具有更高的穩(wěn)定裕度；使用考慮有功功率變化影響的改進模態(tài)分析法，通過比較在臨界失穩(wěn)點處和穩(wěn)定運行兩種情況下計算得到的修正雅克比矩陣的特征值，得出的結論是：在系統(tǒng)穩(wěn)定運行或者運行穩(wěn)定裕度較大時，有功功率對雅可比矩陣特征值的影響很小，可以忽略不計，而當系統(tǒng)運行在臨界失穩(wěn)或穩(wěn)定裕度很小時，是否考慮有功功率對系統(tǒng)的影響會對雅可比矩陣特征值產生較大的影響，這對于以確定系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度為重要特征的電力系統(tǒng)靜態(tài)安全分析和電壓穩(wěn)定機制研究

5、具有一定的價值。
　　 為了使系統(tǒng)雅可比矩陣的特征值更直觀的表征系統(tǒng)穩(wěn)定性，文章找到了一種進一步處理雅可比矩陣特征值的方法，即：根據(jù)概率論與數(shù)理統(tǒng)計中關于期望和方差的概念，設計了系統(tǒng)整體穩(wěn)定度和系統(tǒng)局部穩(wěn)定度兩個參數(shù)。另外，在驗證測試系統(tǒng)的節(jié)點處于臨界失穩(wěn)運行狀態(tài)時，使用基于e指數(shù)的變步長連續(xù)潮流法繪制PV曲線。考慮到模態(tài)分析法可以較為完整的給出關于電壓穩(wěn)定性機制的信息，文章認為可以將模態(tài)分析法作為電力系統(tǒng)靜態(tài)安全分析的一種有效