电压稳定在线监控的简化l指标及其灵敏度分析方法

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1、第３６卷第２１期Ｖｏｌ．３６Ｎｏ．２１２０１２年１１月１０日Ｎｏｖ．１０，２０１２ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１０２６．２０１２．２１．００３电压稳定在线监控的简化Ｌ指标及其灵敏度分析方法姜涛１，李国庆２，贾宏杰１，陈厚合２，苗伟威１（１．智能电网教育部重点实验室，天津大学，天津市３０００７２；２．东北电力大学电气工程学院，吉林省吉林市１３２０１２）摘要：提出了一种可应用于大规模电网电压稳定在线监测快速计算的简化Ｌ指标及其Ｌ－Ｑ灵敏度分析新方法。针对实际电网的特点，以局部电压稳定指标（Ｌ指标）为基

2、础，推导出负荷节点简化Ｌ指标。在此基础上，给出了简化Ｌ指标的全微分方程，借助全微分方程分析系统参数变化对电压稳定的影响；定义了电力系统Ｌ－Ｑ灵敏度，定量分析了网络中负荷节点间的电压稳定相互影响关系，研究了不同电压失稳模式所涉及的区域划分，并就Ｌ－Ｑ的物理意义进行了全面分析；比较了Ｌ－Ｑ灵敏度分析方法与Ｖ－Ｑ灵敏度分析方法的异同，给出了Ｌ－Ｑ灵敏度分析方法的具体计算步骤。最后，将所提出的方法应用于ＮｅｗＥｎｇｌａｎｄ３９节点、ＩＥＥＥ１１８节点和ＩＥＥＥ３００节点系统中，算例仿真结果证明了所述方法的可行性和有效性。关键

3、词：电压稳定性；局部电压稳定指标；简化Ｌ指标；Ｌ－Ｑ灵敏度［１６］０引言标）等。利用上述指标，可有效判断系统中各节点的电压稳定性，但在计算上述指标的过程中，除了电压稳定性是指在给定初始条件下，系统受扰ＶＣＰＩ和Ｌ指标，其他电压指标均需跟踪和判断潮动后，所有母线维持电压稳定的能力，它依赖于负荷流或平衡点方程的雅可比矩阵奇异性，涉及高维矩需求与系统向负荷供电之间保持／恢复功率平衡的阵求逆，计算量大，难以实现在线实际应用。ＶＣＰＩ［１－２］能力。当系统向负荷提供的功率随着电流的增在线计算速度快，但在系统ＳＮＢ处的ＶＣＰＩ值

4、趋于加而增加，且功率和电压都保持在可控、可接受的范无穷大，无法定量给出电压失稳信息，不具有普遍适围内时，系统处于电压稳定状态；反之，系统处于电用性。Ｌ指标物理概念清晰、计算速度快，具有确定压不稳定状态。在电压不稳定状态下，若负荷仍试的上下限，针对不同系统均可给出归一化指标值，且图通过持续增加电流以获得更大的有功／无功功率，［１７］［３－４］已在实际电网中投入应用，但Ｌ指标只给出了节则系统将会发生电压崩溃。随着区域电网互联点电压稳定性的一元信息，未给出与节点电压稳定规模的扩大、电力需求的快速增长、分布式能源的大性相关联

5、的更多信息。量接入及用户对电能质量的更高要求，电压稳定问［５－６］基于上述原因，本文在文献［１８］基础上，针对实题日益突出，由此引发的大停电事故时有发生，［７－１０］际输电网线路电抗远大于电阻、母线电压相位较小电压稳定问题受到学者的广泛关注。的特点，提出一种可适应大规模电网快速计算的简目前，电压稳定研究已取得了一定进展，主要体［２］化Ｌ指标，并借助全微分方程分析系统参数变化对现在一系列分析电压稳定的指标上，如电压灵敏［１１］［１２］电压稳定的影响作用，定义电力系统的Ｌ－Ｑ灵敏度指标（ＶＳＦ）、负荷裕度指标、雅可比矩阵

6、最［１３］度，给出Ｌ－Ｑ灵敏度分析方法的具体计算步骤。小奇异值指标、基于鞍节点分岔（ＳＮＢ）的电压不［１４］稳定临近指标（ＶＩＰＩ）、基于灵敏度分析的电压崩１Ｌ指标［１５］溃临近指标（ＶＣＰＩ）、局部电压稳定指标（Ｌ指在电力系统中，以基尔霍夫电流定律（ＫＣＬ）建立的节点网络方程为：收稿日期：２０１１－１２－１６；修回日期：２０１２－０４－１５。ＩＧＹＧＧ′ＹＧＬ′ＹＧＫ′ＶＧ国家自然科学基金资助项目（５０９７７００９）；国家重点基础研究熿燄熿燄熿燄ＩＬ＝ＹＬＧ′ＹＬＬ′ＹＬＫ′ＶＬ（１）发展计划（９７３计划）资助项目

7、（２００９ＣＢ２１９７０１，２０１０ＣＢ２３４６０８）；高等学校博士学科点专项科研基金资助项燀０燅燀ＹＫＧ′ＹＫＬ′ＹＫＫ′燅燀ＶＫ燅目（２００９００３２１１００６４）；天津市科技发展计划资助项目式中：ＶＧ和ＩＧ分别为发电机节点的电压和电流向（０９ＪＣＺＤＪＣ２５０００）；国家电网公司大电网重大专项资助项目量；ＶＬ和ＩＬ分别为负荷节点的电压和电流向量；ＶＫ（ＳＧＣＣ－ＭＰＬＧ０２８－２０１２）。为系统联络节点的电压向量；ＹＧＧ′，ＹＧＬ′，ＹＧＫ′，ＹＬＧ′，—１３—２０１２，３６（２１）ＹＬＬ′，ＹＬＫ′，ＹＫＧ′

8、，ＹＫＬ′和ＹＫＫ′为节点导纳矩阵的子功率；θｉ为节点ｉ的电压相位；Ｒｉｊ和Ｘｉｊ分别为负荷矩阵。节点ｉ，ｊ之间的电阻和电抗。消去网络中联络节点后，电网络中的节点可分对式（７）的Ｌｊ求全微分，对应的全微分方程为：为２组：一组为所有发电机的节点集合（αＧ），另一组ＬｊＬｊＬｊＬｊΔＬｊ＝ΔＱ＋ΔＰ＋Δθ＋ΔＶ（９）为全部负荷的节点集合（α