基于准稳态及稳态模型的电力系统稳定极限评估

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1、基于准稳态及稳态模型的电力系统稳定极限评估PowerSystemStabilityLimitEstimationBasedonQuasi-steadyStateModelandPowerFlowModel学科专业：电气工程作者姓名：赵晓红指导教师：江晓东教授天津大学电气自动化与信息工程学院2017年11月中文摘要目前的电力系统日益庞大，用电负荷量在逐日攀升，这使得电网一直以一种接近其极限的状态运行。这种情况下运行部门对系统运行极限的确定就显得尤为重要。近些年来，对于电力系统运行极限的计算都是采用的简化后的潮流模型，但是潮流模型在某

2、些情况下可能不能准确地描述系统的运行状况，这样就需要更加精确的模型——准稳态模型——来对系统进行描述。准稳态模型是对电力系统的中长期模型即完整模型进行了相应的简化，但相比较潮流模型来说，准稳态模型对电力系统中动态元件的描述更为精确。本篇主要研究潮流模型与准稳态模型这两种模型下系统的负荷裕度和系统失稳时分岔点类型的差别。通过算例测试表明：轻载时，系统电压在采用潮流模型与准稳态模型这两种情形下的差距很小；随着负荷的增加，两种模型下系统电压的差距逐渐增大；重载至系统失稳时，两种模型下系统的负荷裕度相差5%左右。采用潮流模型计算得到的系统

3、负荷裕度比采用准稳态模型计算得到的系统负荷裕度大，这就引起基于潮流模型计算系统负荷裕度的准确性的问题。本文中对于引起这种差距的原因进行了研究，并给出了相应的物理解释。潮流模型中将发电机节点近似假设为PV节点，认为在发电机无功足够时，该节点的电压是保持恒定的。但是在实际系统中，并不存在PV节点、PQ节点等节点类型的分类。随着负荷的增加，不论发电机发出的无功功率是否充足，所有节点的电压都会降低。这就导致潮流模型下系统的负荷裕度大于准稳态模型下系统的负荷裕度。另一方面，测试结果表明系统采用潮流模型和采用准稳态模型时发生的分岔的类型是相同

4、的。也就是说，系统采用潮流模型时发生鞍结点分岔，采用准稳态模型也会发生鞍结点分岔；系统采用潮流模型时发生结构诱导分岔，采用准稳态模型也会发生结构诱导分岔。关键词：负荷裕度，潮流模型，准稳态模型，结构诱导分岔，鞍节结点分岔IABSTRACTThecurrentpowersystemisincreasinglargeandtheamountofelectricityloadisrisingincreasingly,whichhascausedthegridtooperateinastateclosetoitslimit.Inthisc

5、ase,theoperatingdepartmentoftheoperatingsystemtodeterminethelimitisparticularlyimportant.Inrecentyears,asimplifiedpowerflowmodelhasbeenusedtocalculatetheoperatinglimitsofthepowersystem.However,thepowerflowmodelmaynotaccuratelydescribetheoperationofthesysteminsomecases

6、,thusrequiringamoreaccuratemodel-quasi-steadystate(QSS)model-todescribethepowersystem.TheQSSmodelsimplifiesthelong-termmodelofthepowersystem,namelythecompletemodel.However,comparedwiththepowerflowmodel,theQSSmodeldescribesthedynamiccomponentsinthepowersystemmoreaccura

7、tely.Thispaperexaminestheloadmarginsandbifurcationtypesofthepowerflowmodelandthoseofthequasi-steadystate(QSS)model.ThisexaminationshowsthatloadmarginsofthepowerflowmodelarealwaysgreaterthanthoseoftheQSSmodel,andthattheshapesoftheP-Vcurveunderthesetwomodelsarealmostthe

8、samewhenthesystemloadingconditionislight;withtheloadingconditionincreasing,thedifferencebetweentheP-Vcurveofthepowerflowmode