电力系统注入功率空间的静态电压稳定域

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1、摘要安全稳定问题是电力系统研究中至关重要的课题。现代电力系统中超高压网络、长距离输电和大范围互联不断增加，环境和经济等因素逐渐为人们所重视，这些都驱使系统的运行条件日趋苛刻，导致其安全稳定问题更加复杂，并面临新的要求。因此，寻求更加完善的电力系统安全监控手段成为目前研究的热点之一。“域”的方法是一种越来越受到关注的颇具前景的研究途径。本文用“域”的方法对电力系统静态电压稳定问题，即系统潮流方程的可解边界进行了探讨，并力图寻求注入空间上静态电压稳定域(SVSR)边界的非线性解析近似。首先，本文在注入功率空

2、间中推导了单机单负荷系统SVSR边界的严格解析表达式，并利用泰勒级数展开提出了对一般系统SVSR边界进行二次解析近似的基本思路。对于二次近似表达式的求取，文中给出了拟合法和直接法两种算法。拟合法求取SVSR边界的研究中，本文首先通过数据分析提出了一种简化形式的二次表达式，并利用模态分析给出了选择系统关键节点的实用公式，以实现注入空间的降维，使该方法可以应用于实际大系统。文中给出了详细的仿真条件，通过拟合由仿真得到的临界运行点，可求得SVSR边界近似二次解析式的各项系数。大量的算例表明，本文提出的简化降维

3、的二次解析式在较大范围内逼近SVSR边界时，精度满足工程要求。在SVSR边界二次解析近似的直接法中，文中给出了系统潮流方程Jacobian矩阵一阶、二阶特征值灵敏度和一阶特征向量灵敏度的计算方法，在此基础上推导了SVSR边界二次泰勒级数展开中的各项系数，并探讨了初始点选择对逼近精度的影响。由此，通过在一个临近SVSR边界的系统运行点处的运算，可以直接得到SVSR边界的近似二次解析表达式。另外，文中还对SVSR边界线性近似的直接法作了进一步简化。最后，文中给出了SVSR监控系统在软件实现过程中的整体框架和

4、流程设计。注入空间中静态电压稳定域的研究可以为运行人员提供直观的系统安全稳定性信息，为控制决策提供直接的参考，并为可视化和在线监控的实现奠定基础。关键词：电压稳定静态电压稳定域潮流可解边界特征值与特征向量灵敏度泰勒级数展开ABSTRACTSecurityandstabilityarecriticalissuesinpowersystemresearch．Increasingextra—highvoltage，long-distancetransmission，andwide-areainterconne

5、ctionofnetworksdrivemodempowersystemstooperateincomplexconditions，especiallywhenconsideration’ofenvironmentandeconomyisgraduallyenhanced．Asthesystemstabilityischallenged，studiesonmoreeffectiveapproachesforstabilityassessmentbecomeoneofthefocusesofcurrent

6、research．“Region—wise’’methodologyisapromisingframeworkwhichhasreceivedincreasingconcernrecently．Inthisthesis，itisappliedtostudystaticvoltagestability．Theboundaryofstaticvoltagestabilityregion(SVSR)，whichisalsothepowerflowsolutionboundaryisapproximatedby

7、nonlinearanalyticalformsinpowerinjectionspace．Firstly,ananalyticalexpressionofSVSRboundaryisderivedinpowerinjectionspaceforasingle-load·single-generatorsystem，andforgeneralpowersystemsaquadraticapproximationofSVSRboundaryisproposedthroughTaylorSeriesExpa

8、nsion．ThenafittingmethodandadirectmethodarerespectivelypresentedtoobtaintheapproximatequadraticexpressionofSVSRboundary．Inthefittingmethod，areducedquadraticformisproposedbasedontheanalysisoffittingresults．Toapplythemethodt