基于分区控制的电力系统电压稳定性研究

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1、浙江人学硕．1．学位论立第一章绪论1．1电压稳定研究的重要意义随着社会的快速发展，科技的不断进步，为满足人们F1益增长的电力需求，世界各地的电力事业都在迅猛前进，不断出现新气象：就国内而言，单台发电机组容量已由过去的15万千瓦，上升到30万、60万和loo万千瓦，电力系统装机容量由1987年的1亿千瓦，飞速发展到2005年12月29日突破5亿大关，从1996年开始稳居世界第二位；配电网络电压等级不断攀升，550千伏以上高压产品逐年都有大幅增长，能源上已经遍及煤、水、气、风、核以及光能发电，这一切都是让人可喜而又激动的，但与此同时，这个庞大

2、的电力系统也给我们带来了很多“意外”，系统越庞大，就越复杂，发生重大事故的可能性就越大，随之二来则是巨大的经济损失。电力系统发生事故的原因很多，电压失稳就是其中非常重要的原因之一，从上个世纪七十年代丌始，世界各地发生了多起由于电压崩溃而导致的大停电事故。3，如1985年美国佛罗里达州南部系统和1986年加拿大温尼伯湖地区}fvDc系统由于暂态失稳导致电压崩溃，1983年在瑞典、1987年在日本东京和同年在法国西部发生了由于长期电压失稳导致的电压崩溃事故等，它们所造成的经济损失和社会影响是难以估量的，在国内虽然没有发生重大事故，但是由于电压

3、失稳而导致部分地区断电也是发生过的，因此电压稳定问题的研究越来越受广大电力工作者和学术界人士的关注，也取得了相当多的研究成果。电压稳定问题是与社会经济发展而带动的电力系统发展密切相关，比如由于以往认识不够，或是经济原因，造成现有的电网结构相对来说比较脆弱，有功、无功备用不足，加上由于社会经济快速发展而引起的长期重负荷运行，使系统时常运行在输送功率极限状态，大大增加了系统运行的风险，一旦系统遭受扰动时，很可能导致系统电压失稳，发生重大运行事故。如何判断电压是否稳定，我们一般运用这一准则⋯1：正常运行情况下，对于系统中的任意母线，电压值随该母

4、线注入无功功率的增加而升高；如果系统中，有⋯条或一条以上的母线，其母线电压幅值随无功功率的增加而降低，则该系统是电压不稳定的。电压崩溃更为复杂，第一章绪沦期门J夹杂着电压失稳和功角失稳两方面，电压崩溃会使系统中一些母线电压大幅度、持续性下降，进而破坏整个系统，用户断电，产生严重后果。不仪仅是电压崩溃会给生产、生活带来严重影响，电压质量的下降，频繁波动，也会造成电器运行寿命的缩短。在功率不变的情况下，系统电压降低，发电机的定子电流将随着功率角的增大而增大，如果在电流源达到额定值的时候，电压降低后，会使电流源超过额定值。为使发电机定子绕组不至

5、于过热，就必须减少其所发出的功率，同理，电压降低后，也不得不减少变压器负荷。而系统用户中占很大比例的异步电动机，由于电压降低，使其转差率增大，绕组中电流增大，温升增加，导致效率底下，寿命缩短；同时用户也会受到影响，如白炽灯的发光效率低，用户的电热设备会减少发热量，电炉的有功功率与电压成平方比，电压降低使钢厂的电炉功率大大降低，影响冶炼时间和冶炼的产品质量，电压降低也会影响无功补偿设备，使系统无功减少，推动了电压失稳。电压降低不仅仅影响用户正常的生产、生活，对于电厂本身来说也是不利的，异步电动机转速的下降，使它拖动的常用机械出力变小，进而影

6、响发电机组的出力。如果电压升高，很多电气设备的绝缘会遭到破坏，照明设备在高压下工作，其寿命大大缩短，还会导致变压器、电动机损耗增加、温升增加。1．2电压稳定的研究现状同功角稳定问题相比，电压稳定问题的研究历史比较短，由于无功和电压关系密切，系统的电压水平主要是由无功功率维持的，所以目前防止电压崩溃措施的研究还是集中在电压／无功控制上，无功功率已经成为电力系统稳定运行的重要因素之一。对于电压稳定的研究主要包括以下几方面的工作：解释电压崩溃的机理和物理过程；分析对电压稳定有重大影响的因素；建立适于分析各类电压稳定的数学模型；研究电压稳定的各种

7、分析方法；确定判别电压稳定的各种指标。其中在研究电压稳定的分析方法时，可以将各种方法分为两类，一类是静态分析方法，另一类是动态分析方法，之所以这样分类是因为，电压稳定的早期定义认为在P—V曲线的捌点处将发生电压崩溃，由于电压稳定研究中一般假设系统不会发生功角浙江大学坝上学位论义失稳，所以忽略发电机的动态特性；而很多情况下负倚可以用衡功率表示或仅考虑电压静态特性，于是将网络的极限传输功率作为系统的电压稳定极限，在分析过程中采用潮流计算模型，所以称之为静态分析法。如果需要考虑电压的动态特性，则在分析中就需要采取动态微分方程，这种分析方法就是动

8、态分析法，目前，电压稳定的静态分析法已逐渐趋于成熟。静态电压稳定分析法是基于潮流计算方程的，而潮流方程在临界点，由于雅可比矩阵的奇异，会有一些特殊性质，因此不同的静态分析法只是选取不同的特征作