基于实际电网的电力系统电压稳定性研究

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1、山东大学硕士学位论文需求和负荷供给平衡的能力。在发生电压失稳时，可能引起电网中某些母线上的电压下降或升高，从而导致系统中负荷丧失、传输线路跳闸、级联停电及发电机失去同步等。1．2．2电力系统电压稳定的分类目前，文献中可以见到与电压稳定有关的词语主要有静态电压稳定、暂态电压稳定、动态电压稳定、中长期电压稳定等，对它们的含义和范畴，至今还没有一个统一的定义。文献【10】给出了电压稳定性的参考分类方法，它将电压稳定问题分为如下4类。a．动态稳定：系统用线性微分方程描述，计及元件动态及调节器的动态作用，判别系统在小扰动下的电压稳定性。b．静态稳定：对动态系统作进一步简化，负荷用静

2、态电压特性表示，系统用代数方程描述，判断系统在平衡点处的电压稳定性。c．暂态稳定：系统用非线性微分方程描述，计及元件动态特性及调节器的动态作用，判别系统在大扰动下的电压稳定性。d．电压崩溃：遭受扰动后，系统内无功功率平衡状态遭破坏，依靠调节器和控制器的作用，仍不能使电压恢复，致使局部或整个系统电压急剧下降的物理过程。CIGRE38研究委员会和IEEE电力系统动态行为委员会联合组成的工作组在2004年5月份完成了一份报告【ll】，其主要内容在于处理电力系统稳定定义和分类问题，所给出的电压稳定分类如图1．1所示根据扰动的性质，该报告将电压稳定分成2类。钆大扰动电压稳定指系统在

3、遭受大的扰动，如系统短路、切机、线路故障后，保持电压稳定的能力。它由系统和负荷特性以及两者间连续和不连续控制及保护的相互作用所决定。判断大扰动电压稳定性，需要在一段时间内考虑电力系统的非线性响应特性，研究的时间从几秒至几十分钟。b．小干扰电压稳定指系统在遭受小的扰动如系统负荷增加后保持电压稳定的能力。它受负荷特性以及给定时间内的连续和不连续控制作用的影响。分析这类电压稳定时，进行适当的假设，系统方程能被线性化，因而可以通过灵敏山东大学硕士学位论文度计算确定影响电压稳定的因素。但是，线性化无法计及诸如OLTC(死区、不连续性、延时)的非线性影响，因此，应当使用线性和非线性相

4、结合的分析方法进行补充。根据研究的时间范围进行的分类有2种情况。a．短期电压稳定包含快速动作元件如感应电动机、电子控制负荷、I--IVDC变流器的动态过程。所关心的时间只有几秒，通过求解相应的微分方程进行研究，此时负荷的动态模型通常很重要。与功角稳定不同，靠近负荷的短路对系统的电压稳定性影响大。b．长期电压稳定涉及慢动作设备如变压器分接头、温控负荷、发电机电流限制器。所需的研究时间从几分钟到更长的时间。图1-1电压稳定分类关于电压稳定定义的理解一般没有太大的偏差。但电压稳定的分类在学术界却存在较大的分歧。在北美的有关文献中，动态电压稳定的概念等同于小干扰电压稳定，指存在自

5、动控制的情况下(特别是发电机励磁控制)的电压稳定性，以此与经典的没有励磁控制的稳态稳定相区别；在欧洲的有关文献中，动态电压稳定常被用来指暂态电压稳定。由于存在这些分歧，文献【11】中明确提出弃用“动态电压稳定”和“暂态电压稳定"词语。结合我国的实际情况，文献[12]-tA为后一个词语可以继续使用，因为“暂态电压稳定"在现有的文献中具有大扰动和短期限的确切语义。其实电压稳定分类的不统一也从一个侧面反应了电压稳定研究尚未走向成熟。1．2．3电压失稳机理的认识和发展对电压稳定问题认识的深化反映在对电压失稳机理的认识上。人们从不同4山东大学硕士学位论文的层面上对电压失稳、电压崩溃

6、现象的本质进行研究，得出了一些有意义的结论。1．2．3．1电压失稳的静态机理解释电压稳定最初被认为是一个静态问题，因此对电压失稳的机理也都从静态的观点加以解释。最早的电压稳定判据△Q／AU，是马尔柯维奇由单负荷-无穷大系统推导出来的，他认为系统中的高rdr比会使系统各节点电压主要与无功功率分布有关[91。AQ为系统所能供给负荷的无功功率与负荷实际需求无功功率之差，△U为负荷端电压的变化量，如aQ／AU<0，则说明电压上升时，系统将供给更多无功到负荷端，引起线路传输无功增加，负荷端电压将下降；电压下降时，系统将少供无功到负荷端，线路传输无功减少，负荷端电压上升。这两种情况都

7、可以使系统在负荷端经受小扰动后回到初始平衡点。反之则不能使电压恢复到平衡点，只会发生单调失稳。△Q／AU判据与此后所提出的AE／AU、AU／丝<0判据在单电源．单负荷情况下是等价的，但这些判据在多机系统中的应用是有条件的，由于判据的出发点是无功与有功的解耦，因此只有不需考虑系统频率的变化，电压低落时系统各发电机间相对角很小，不可能发生功角失稳时使用才准确。同时，该判据不考虑负荷点之间的相互影响，而实际系统中电压失稳与功角失稳是相互交叉互为影响的，系统负荷间也是相互作用的，因此该判据不能直接推广到多机系统。鉴于AQ／AU的不足，