靜態電壓穩定分析方法研究評述
靜態電壓穩定主要研究平衡點的穩定性和負荷的平衡問題,它要求系統處在可以忽 略系統模型的動態過程的情況下,這就要求系統的演化過程足夠緩慢或系統受到的擾動 幅度足夠小,此時系統的運行軌跡由穩定的平衡點構成。從本質上說,這是將靜態電壓 穩定的極限狀態轉化等同成網絡功率傳輸極限時的運行狀態。 靜態分析方法由于簡單易行,得到了極大的發展,其成果已被電力部門規劃和運行 人員所采用,是電壓穩定研究中最有成果的方向。以下主要說明本文中涉及到的幾個方法。
潮流多解法
電力系統的潮流方程是非線性方程,一般存在多個潮流解,因為它是一組二階非線 性方程。理論上講,對于一個N節點電力系統,系統的潮流方程組最多可能有2n_1個 成對出現的解。其解的個數隨負荷水平的加重而成對減少,當系統的負荷過重而接近電 壓靜態穩定極限時,這時潮流方程只存在兩個解,這兩個解相互鄰近且關于奇異點對稱, 但是只有一個為正常高電壓可行解。這對潮流解當系統靜態穩定到達極限時融合成一個 解,此時系統到功率傳輸極值,即電壓穩定極限狀態。該方法將靜態電壓穩定性與潮流 方程解的存在性聯系起來以判斷系統的電壓穩定性。利用直角坐標潮流方程的二次性, 系統的功率裕度可由高低電壓解表示出來,因為進一步的研究發現系統電壓穩定臨界點 處的電壓值恰好是高電壓解和低電壓解的均值,所以在一定的假設條件下,用潮流多解 法也能近似計算出最近的電壓崩潰點洶鍘。
最大功率法
最大功率法將靜態電壓穩定的極限運行狀態等同為電力網絡向負荷母線輸送功率 的極限運行狀態。這種方法認為,當負荷的需求超過電力網絡的極限傳輸功率時,系統 將會出現異常行為,甚至發生電壓崩潰㈨。許多學者也認同這一觀點,并應用于電壓穩 定臨界點的求取,在這方面的裕度指標有:求取負荷節點所需要的無功功率的總和與當 前運行狀態下該區域內所有系統節點所能提供的無功功率總和的差值,并把它作為該系 統在此給定運行狀態的裕度指標。由于潮流雅克比矩陣的臨界點奇異問題,使普通潮流 程序難以求解臨界點,所以人們引入非線性規劃法來克服此困難,它把臨界點的計算轉 化為對負荷進行優化的問題,并利用各種優化方法求解,其實質也是一種直接求取臨界 點的方法。
雖然,把影響靜態電壓穩定的主要原因歸咎于系統中的無功功率是否平衡, 這一觀點顯得有些片面,但是內點法的引入使得這種方法對于發電機的無功出力以及有 載可調節的約束等因素處理很好,該方法中即使約束方程數會隨著系統規模的擴大而增 加,從而增加了求解非線性規劃的困難,但這個困難可以通過選取適當的方法修改數據 結構,使修正方程矩陣變得高度稀疏和對稱,以加快計算速度。。 最大功率法在本質上與其他許多靜態電壓穩定分析方法是一致的,都是來尋找系統 的最大功率點,只是不同的研究人員采用不同的方法來計算最大功率點。Hiskens等人提 出了一種利用修正因子快速計算無功功率極限的方法瞄1。
Jasmon GB和Lee L H將系統簡化為單機單負荷系統模型,然后快速求取電壓穩定極限,研究大功率負荷和無功不足 情況下的電壓崩潰問題嘲。也有學者用負荷導納的增加來代替負荷功率的增加,從而很 好得解決了潮流雅可比矩陣在臨界點處會變得奇異而難以求解的困難,把dP:}/以或 ‘峨/以的值等于零時的狀態認為是電壓穩定的臨界狀態,并在求解min(dE/以)或min (dE/‘堍)為零的狀態時引用割線法。但是實際電力系統中,負荷節點處的電壓是隨著負荷 功率的變動在不斷變化的,因而這種方法在應用到實際系統時會與系統實際運行狀態有偏 差,這種用導納變化代替負荷變化的方法求出的臨界點也會和按其他的方法求得的臨界點 不同,不能很好的體現系統實際的電壓穩定臨界點㈨嘲。
責任編輯:電力交易小郭
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