电力系统稳定分析的若干问题研究

东南大学博士学位论文电力系统稳定分析的若干问题研究姓名：王正风申请学位级别：博士专业：电力系统及其自动化指导教师：薛禹胜20061015电力系统稳定分析的若干问题研究作者：王正风学位授予单位：东南大学相似文献(10条)1.期刊论文王正风.薛禹胜.杨卫东.WANGZhengfeng.XUEYusheng.YANGWeidong受端负荷模型对交直流系统稳定性的影响-电力系统自动化2006,30(18)分析负荷模型对多馈入交直流系统功角稳定性的影响.在远方电源向负荷中心送电的多馈入交直流系统中,受端负荷为动态负荷或恒功率负荷时,系统的功角稳定性差;受端负荷为恒电流负荷,特别是恒阻抗负荷时,系统稳定性较好.同时分析了负荷模型对采用直流简单模型进行快速扫描的精度影响.通过量化分析方法揭示了上述现象的机理.2.学位论文张建设交直流电力系统电压稳定性研究2006二十世纪后半叶和本世纪初，世界范围内发生多起因电压崩溃而引起的大面积停电事故，这引起了电压稳定研究的热潮，系统保持电压稳定被列为和同步稳定同等重要的地位。随着电力系统规模和结构的不断变化，传统高压交流输电逐渐转变成交直流混合输电模式，尤以我国南方电网最为突出，2005年南方电网包含3条直流输电线路，是目前世界上最复杂的交直流并联电力系统，这种交直流并联输电的局面给电压稳定性研究带来了新的挑战。本文在交直流电力系统的背景下分别阐述了稳态、暂态以及中长期动态下电力系统电压稳定性的分析理论和仿真方法，并且主要以我国南方电网为研究对象，全面评价了南方大规模交直流系统电压稳定水平。本文首先结合“预测-校正”思想的连续潮流计算技术提出了基于改进局部参数连续法求取交直流系统最临近功率极限的算法。预测过程采用Lagrange二次插值技术，校正过程采用局部参数法求解修正方程，交直流交替迭代求解系统潮流，解决了临近功率极限点步长控制和潮流收敛的难题。算法采用迭代法搜索负荷增长方向，因而求得的负荷功率极限确保是在所有负荷增长方式下的最临近的功率极限，消除了在给定负荷增长模式下结果偏乐观的弊端。简单算例验证了算法的有效性，为确定实际交直流系统静态电压失稳薄弱点和提高电压稳定裕度的最优控制方向提供了参考。接着，本文提出了适用于分析大规模电网的电压稳定指标I,RLM，使用该指标研究了南方受端电网的静态电压稳定性，并就线路停运对I,RLM的影响进行了灵敏性分析。研究表明I,RLM指标物理概念直观、易于监测，同时根据其大小能确定负荷区域电压稳定程度的高低，所发现的静态电压稳定薄弱区域和关键线路有助于大规模交直流系统的电压安全稳定监控。然后，本文分别从直流换流站无功动态特性和负荷模型角度仿真研究了南方电网大扰动后交流系统跌落电压的恢复问题，发现整流侧定电流控制、逆变侧定直流电压控制比整流侧定功率控制、逆变侧定熄弧角控制更有利于故障期间系统电压的恢复；VDCOL(VoltageDependentCurrentOrderLimiter)参数设置要在缓解故障期间有功和无功功率失衡之间取得合理折衷；感应电动机1阶模型比3阶模型得到的暂态电压水平偏乐观，恒转矩负载的暂态电压结果并不总是偏保守的，电动机的比例和欠压保护也对系统暂态电压稳定有影响，因此南方电网暂态电压稳定分析应使用包含感应电动机的负荷模型。接着，本文使用基于准稳态技术的快速时域仿真法研究了由OEL(Over-ExcitationLimiter)和OLTC(On-LoadTapChanging)等慢动态装置引起的南方电网中长期电压稳定机理，发现当系统无功充足时OLTC调整可以有效地恢复负荷母线电压，而当系统无功不足时OLTC使负荷区的发电机OEL动作，从而限制励磁电流并加大系统无功缺额，严重时可能引起系统电压失稳。最后，本文研究了提高交直流系统电压稳定性的措施。从提高系统功率输送能力角度入手，分析了交直流系统功率输送能力的影响因素和改善措施；接着就如何提高受端系统电压支撑能力展开讨论，基于灵敏度分析法提出了改善南方电网受端系统电压支撑能力的方案。3.期刊论文高岩.GAOYan负荷模型对交直流混合输电系统稳定的影响-陕西电力2009,37(7)为了研究负荷模型对交直流系统动态稳定的影响,利用电力系统仿真软件BPA对WSCC36节点输电系统进行了动态仿真,比较了不同的直流控制方式下目前电网分析中经常使用的几种负荷模型对暂态稳定的影响.仿真结果表明:负荷特性对交直流混合输电系统的动态稳定有明显的影响,受端使用考虑配网支路的综合模型最容易造成功角失稳和电压失稳,恒阻抗静态模型最有利于功角稳定和电压稳定.由于不同模型的仿真结果差别较大,并且不存在对所有故障都保守的负荷模型.因此采用最反映实际情况的负荷模型才能有效保证仿真结果的可信度.4.学位论文黄凯交直流混合电力系统概率稳定性研究2002该文采用了非序贯蒙特卡罗仿真方法,提出了交直流混合系统概率稳定性评估的模型和算法,建立了完整的风险指标体系.具体工作如下:1.完善了直流输电系统的建模和调节控制系统的仿真.在换流器准稳态模型的基础上考虑了直流系统的负序阻抗,能满足电压不对称条件下交直流混合系统计算的速度与精度要求.2.完成了交直流混合系统的潮流和暂态稳定计算的建模和软件设计.能处理2阶到6阶的发电机模型和2种负荷模型.3.建立了输电系统的各种故障模式的概率模型和仿真方法,如:线路开路、线路短路、母线短路、断路器接地、断路器拒分、断路器拒合、重合闸拒合、换相失败、3-4运行方式等.4.能模拟电力系统的各种紧急控制措施,如低频/低压减载、各种切机、快速调整汽门、励磁控制、低电压限电流、直流线路重启动等.并讨论了各种紧急控制措施对交直流混合系统概率稳定性的影响.5.建立了系统层、变电站层可靠性评估指标体系,如失稳概率、失稳次数、切负荷概率、切负荷功率、切机概率等.6.以多个系统为例,验证了本文所述模型和算法的正确性和有效性;提出了进一步的研究方向.5.期刊论文谢惠藩.张尧.夏成军.钟庆.武志刚.林凌雪.XIEHuifan.ZHANGYao.XIAChengJun.ZHONGQing.WUZhigang.LINLingxue负荷特性对特高压紧急直流功率支援的影响-电力系统自动化2008,32(6)采用互补群能量壁垒/扩展等面积准则分析多机系统中特高压直流紧急直流功率支援(EDCPS)提高暂态稳定性的机理,研究了大扰动下恒阻抗-恒电流-恒功率(ZIP)静态负荷模型、感应电动机(IM)负荷模型对特高压EDCPS效果的影响,深入分析了送、受端网区ZIP静态负荷模型中不同比例的恒功率有功负荷、恒电流有功负荷、恒阻抗有功负荷及其不同比例感应电动机动态负荷对特高压EDCPS策略的影响.研究表明,大扰动下IM比ZIP负荷吸收更多有功.送、受端IM负荷对大扰动后EDCPS下的功角稳定性影响是相反的,送端改善其支援效果而受端则恶化其效果;至于全网采用综合模型后相对于ZIP模型对功角的影响,要衡量送、受端网区负荷量的大小,若送端负荷小于受端负荷则恶化支援下的功角稳定性,需适当增大直流提升量或适时提前投入功率支援.6.学位论文卢睿多馈入直流对华东电网稳定性影响研究2006本文以基于PSS/E的华东电网多馈入直流输电系统稳定性研究为主要内容，做了以下几个方面的工作：1.阐述了直流输电的发展历程以及多馈入直流输电(MIDC)系统逐渐形成的必然性。然后从MIDC系统的定义出发，介绍了MIDC的分类、特点以及对既有电网安全稳定性的重要影响。以西电东送受端的南方电网和华东电网为例，分析了MIDC系统在我国的发展趋势。并综述了国内外MIDC相关领域的研究现状。2.介绍了直流输电系统的核心设备——换流器的稳态数学模型以及直流输电的运行控制系统。在此基础上，阐述了机电暂态仿真中直流系统的响应特性模型和详细模型，并对各自的局限性及适用场合进行说明。然后介绍了交直流电力系统机电暂态仿真中换流变压器相关参数的确定方法。同时阐述了发电机励磁调节系统的模型种类、各自的动态性能指标及相关标准。最后对原动机调速器模型中重要的参数属性及其对系统稳定性的影响进行了说明。从而为华东电网相关模型及参数在PSS/E平台上的建立原则提供依据。3.介绍了本文的计算仿真平台——PSS/E。讨论了PSS/E在常规仿真分析中用到的潮流计算、动态仿真和图形绘制模块的相关功能及注意事项。接着针对华东电网稳定计算规模庞大的情况，引入了基于IPLAN的PSS/E可编程自动化计算功能。在此基础上分析了实现华东电网N-1稳定性校核所用到的IPLAN控制语句及PSS/E内部函数，研究了N-1循环扫描算法的具体实现并给出了相应IPLAN程序的简化流程。4.利用PSS/E的IPLAN编程计算功能对华东电网2020年丰大运行方式进行暂态稳定性计算与分析。阐述了模型方案与稳定计算原则。重点研究了7条直流线路同时落点于华东电网负荷中心时，在交流系统发生严重故障的情况下，交直流系统的相互影响以及华东电网的安全稳定性。同时在N-1扫描的基础上，对导致各个换流站换相失败的区域进行了划分，并通过改变负荷模型的参数分析了华东电网潜在的薄弱环节，得出了一些重要结论。7.学位论文李晓坷上海电网多直流落点系统稳定性研究2007直流输电在远距离大容量送电方面具有明显优势，这一技术将在我国“西电东送”和“全国联网”中起重要作用。随着西电东送线路的增加，出现了多回直流集中接入负荷中心带来的电网安全稳定性问题。本文利用电力系统仿真软件PSS/E，从系统运行的角度，重点研究了大扰动下上海电网多回直流落点系统的稳定性以及交直流系统相互作用等问题，主要内容包括：1．介绍了直流输电技术的优点，及其在我国的应用现状和发展趋势。指出随着西电东送的进一步开展，我国的南方电网和华东电网逐渐形成多回直流落点系统(MIDC)。从MIDC系统的特点出发，讨论了在大扰动下MIDC系统稳定性研究中出现的主要问题。阐述了MIDC系统交直流系统之间相互作用的原理，对交流故障对直流换相失败的影响做了简要描述，给出严重故障下MIDC系统稳定情况的四个等级。针对MIDC系统直流换流器仿真中出现的问题，引出机电暂态和电磁暂态混合仿真的方法。2．针对交直流电力系统机电暂态仿真的建模需要，介绍了直流换流器的经典模型和准稳态模型以及它们之间的区别。根据对直流控制系统和直流线路模拟的详细程度不同，将直流系统准稳态模型分为两类：响应特性模型和详细模型，分别阐述了这两种模型的模拟原理和特点，以及准稳态模型的适用范围和局限性。对电力系统仿真软件PSS/E中所使用的直流系统模型进行了分类和详细说明。介绍了对电力系统动态特性和暂态稳定性有直接影响的发电机励磁系统模型、原动机及其调速系统模型以及负荷模型。从而为上海电网多直流落点系统的稳定性研究做好系统建模的准备工作。3．介绍了本文的计算工具——电力系统机电暂态仿真软件PSS/E。总结了电力系统仿真软件PSS/E的主要功能和特点，对其文件配置结构进行了说明。介绍了潮流数据输入文件和仿真数据文件的格式。重点阐述了潮流计算功能和动态仿真功能，分析了PSS/E动态仿真的基本原理，给出动态仿真的基本操作流程。介绍了PSS/E命令的批处理功能和PSS/E的二次开发语言IPLAN。为利用PSS/E对上海电网暂态稳定性进行仿真分析打下了应用基础。4．利用PSS/E的动态仿真功能对上海电网2012年丰大方式的暂态稳定性进行了仿真计算与分析。给出计算所采用的基本约定和数学模型，以及考察系统安全稳定性的判据。描述了规划中上海电网的4回直流落点的情况和2012丰大方式的基本特征。在此基础上，利用N-1规则重点研究了上海电网及其附近交流系统发生单一故障和严重故障时，交直流系统相互作用对直流换相失败的影响，以及直流系统故障时系统电压和频率的变化，分析了各种故障情况下交直流系统各自的响应特性以及上海电网的安全稳定性，从中得出一些规律性的结论。8.期刊论文杨卫东.薛禹胜.荆勇.洪潮.晁剑.黄蔚亮.王珂.杨彬彬直流系统的控制策略对南方电网暂态稳定性的影响-电力