電力市場環(huán)境下的在線靜態(tài)電壓穩(wěn)定評估.pdf

1、目前，我國電力系統(tǒng)逐漸步入大電網(wǎng)、超高壓、大機組、遠距離輸電的時代，大區(qū)域電網(wǎng)互聯(lián)的不斷發(fā)展和電力市場化機制的引進在給人們帶來巨大利益的同時，也帶來了潛在的威脅，使電網(wǎng)的運行增加了更多的風險，電網(wǎng)運行在穩(wěn)定極限邊緣的可能性也大為增加。近十年來世界各國發(fā)生的一些嚴重的電壓崩潰事故造成了巨大的經(jīng)濟損失和社會紊亂，使得電壓穩(wěn)定問題成為電力系統(tǒng)學術(shù)界和工程界持續(xù)關(guān)注的熱點之一。電壓穩(wěn)定事故發(fā)生的共同特點是其突發(fā)性和隱蔽性，運行人員在事故形成期間

2、難以察覺，不能及時采取有效的控制措施，一旦發(fā)生電壓崩潰就很難挽回。新的運行環(huán)境下電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行需要快速有效的在線電壓穩(wěn)定評估方法，現(xiàn)有的電壓穩(wěn)定性評估方法或者需要大量費時的計算過程，或者不能反映電力系統(tǒng)實時運行情況，尚不能滿足在線分析的需要。因此，根據(jù)我國電力系統(tǒng)的實際情況，研究電壓穩(wěn)定性的分析方法，結(jié)合先進的測量、通信和計算技術(shù)，實現(xiàn)對電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定水平的快速、準確評估，對于防止電壓失穩(wěn)和提高輸送電系統(tǒng)的安全可靠性都具有十分

3、重要的意義。本文在考慮區(qū)域負荷發(fā)展趨勢的前提下，深入研究了電力市場環(huán)境中靜態(tài)電壓穩(wěn)定性的在線評估方法，提出利用區(qū)域短期負荷預測和經(jīng)濟調(diào)度數(shù)據(jù)計算負荷裕度和電壓穩(wěn)定指標，進行在線電壓穩(wěn)定評估；并且利用廣域測量信息，構(gòu)建了基于功率傳輸路徑的在線電壓穩(wěn)定性評估的基本框架，發(fā)展了復雜電力系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性評估方法。論文的主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新性成果如下： 提出了一種新的在線電壓穩(wěn)定評估方法。電壓穩(wěn)定也曾經(jīng)被稱為負荷穩(wěn)定，電力系統(tǒng)負荷特性是影響

4、電壓穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素之一，它在很大程度上決定了電壓失穩(wěn)和電壓崩潰的進程。負荷特性以及變化模式對電壓穩(wěn)定分析有很大的影響。該算法采用連續(xù)潮流算法，在確定負荷和發(fā)電增長方向時，考慮到了不均衡的區(qū)域負荷增長因素，不再采用統(tǒng)一的負荷增長模式。由于各地區(qū)的負荷特性、經(jīng)濟發(fā)展狀況和天氣情況不同，其負荷變化模式是不同的，而且在電力市場環(huán)境下，系統(tǒng)發(fā)電資源分配不再以一般意義下的發(fā)電成本為單一目標，而是需要考慮更多因素，例如環(huán)境、系統(tǒng)安全和電價等。為了反

5、映區(qū)域負荷的不均衡增長模式，提出利用日前區(qū)域負荷預測(Day-ahead regional load forecasting)計算未來24小時的負荷需求，計算24小時中的負荷增長方向，而后利用經(jīng)濟調(diào)度確定發(fā)電增長方向，使用連續(xù)潮流計算P-V曲線和電壓穩(wěn)定裕度，評估系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性。該算法考慮不均衡的區(qū)域負荷增長，引入經(jīng)濟調(diào)度確定發(fā)電機間的負荷分配，更加真實地反映電力市場環(huán)境中系統(tǒng)的運行情況，計算出的P-V曲線和電壓穩(wěn)定裕度能夠比較有效地評

6、估系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定程度。 提出了考慮不均衡區(qū)域負荷增長的電壓穩(wěn)定指標算法。時前區(qū)域負荷預測(Hour-ahead regional load forecasting)根據(jù)歷史負荷數(shù)據(jù)綜合考慮各種影響因素(如天氣，社會事件等)計算出各區(qū)域的負荷情況，包含了負荷構(gòu)成的變化和負荷大小的波動信息，體現(xiàn)了一段事件內(nèi)負荷的自然變化。該算法提出在計算電壓穩(wěn)定指標的過程中考慮不均衡的區(qū)域負荷增長，使用短期區(qū)域負荷預測的數(shù)據(jù)確定系統(tǒng)在某一時刻的負荷

7、需求，利用經(jīng)濟調(diào)度得到符合電力市場運作規(guī)律的系統(tǒng)發(fā)電計劃，以此作為潮流計算的初始值，所計算的電壓穩(wěn)定指標可以評估當前運行點到電壓崩潰臨界點之間的距離。負荷預測和經(jīng)濟調(diào)度已經(jīng)是電力系統(tǒng)運行必備的功能，且具有相當高的精度，故此算法能夠比較真實地反映電力系統(tǒng)運行情況，有效地評估電壓穩(wěn)定。 提出一種基于相量測量單元(Phasor Measurement Unit，PMU)的電壓穩(wěn)定評估指標(Voltage Stability Index

8、，VSI)。由于同步相量技術(shù)在數(shù)據(jù)實時性、同步性以及廣域分布性等方面的優(yōu)勢，加上通信技術(shù)的飛速發(fā)展，以及現(xiàn)代大型互聯(lián)電網(wǎng)安全穩(wěn)定監(jiān)控的實際需求，基于同步相量技術(shù)的廣域測量系統(tǒng)(Wide Area Measurement System，WAMS)應運而生。WAMS可以在同一參考時間框架下捕捉到系統(tǒng)各地點的實時信息，從而為大規(guī)模電力系統(tǒng)的在線電壓穩(wěn)定性監(jiān)測提供了新的數(shù)據(jù)平臺；整個電力系統(tǒng)可以看作由若干條功率傳輸路徑組成，由于電壓失穩(wěn)本質(zhì)上是

9、一種局部現(xiàn)象，因此系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定程度可以由最易于電壓失穩(wěn)的功率傳輸路徑的電壓穩(wěn)定性來表征。該方法從簡單系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性出發(fā)，在PMU提供電壓相量信息和功率傳輸路徑定義的基礎(chǔ)上，導出系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性指標；對復雜系統(tǒng)中的傳輸路徑的電壓穩(wěn)定性指標進行了修正。所提出的指標利用相量測量單元提供同一時間斷面的系統(tǒng)電壓相量測量信息，功率傳輸路徑首端和末端電壓之間的電壓降落可以很容易地迅速計算出來，此電壓降落在首端電壓相量上的投影與首端電壓幅值一半的比