1、銀川能源學(xué)院課程設(shè)計課程名稱：電力系統(tǒng)分析設(shè)計題目：電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定限制設(shè)計學(xué)院：電力學(xué)院專業(yè)：電氣工程及其自動化班級：電氣工程及其自動化專業(yè)1303姓名：周凱學(xué)號：學(xué)10240076成績：指導(dǎo)教師：李莉、李靜日期：2021年12月21日一2021年1月2日摘要電力系統(tǒng)是一個具有高度非線性的復(fù)雜系統(tǒng),隨著電力工業(yè)開展和商業(yè)化運營,電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大,對電力系統(tǒng)穩(wěn)定性要求也越來越高.在現(xiàn)代大型電力系統(tǒng)中,電壓不穩(wěn)定/電壓崩潰事故已成為電力系統(tǒng)喪失穩(wěn)定性的一個重要方面.因此,對電壓穩(wěn)定性問題進(jìn)行深入研究,仍然是電力系統(tǒng)工作者面臨的一項重要任務(wù).從國內(nèi)外一些大的電力系統(tǒng)事故的分析來看,發(fā)生電壓崩潰的一

2、個主要原因就是無法預(yù)計負(fù)荷增長或事故發(fā)生后可能導(dǎo)致的電壓失穩(wěn)的程度和范圍,難以擬定預(yù)防和校正的具體舉措.本文在簡要分析電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定常見形式的根底上,著重在電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定分析方法和限制方法兩方面進(jìn)行探究.關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng),電壓穩(wěn)定、限制.目錄摘要11電壓穩(wěn)定的研究31.1 電壓穩(wěn)定性及其類型31.2 電壓穩(wěn)定的研究內(nèi)容41.3 電壓穩(wěn)定的研究展望62電壓穩(wěn)定的研究方法62.1 靜態(tài)分析方法62.1.1 靈敏度分析法62.1.2 特征值分析法、模態(tài)分析法和奇異值分解法72.1.3 連續(xù)潮流法72.1.4 非線性規(guī)劃法72.2 動態(tài)分析方法72.2.1 小干擾分析法82.2.2 大干擾分析法8

3、2.2.3 電壓穩(wěn)定的概率分析83負(fù)荷模型的結(jié)構(gòu)93.1 靜態(tài)負(fù)荷模型93.1.1 指數(shù)負(fù)荷模型93.1.2 多項式負(fù)荷模型103.1.3 與頻率有關(guān)的負(fù)荷模型104電力系統(tǒng)的潮流計算方法114.1 節(jié)點類型114.2 待求量114.3 導(dǎo)納矩陣114.4 潮流方程12結(jié)論14總結(jié)與體會14致謝15參考文獻(xiàn)151電壓穩(wěn)定的研究1.1 電壓穩(wěn)定性及其類型電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性是在遠(yuǎn)距離輸送大功率負(fù)荷情況下突出的問題.在初期的電力系統(tǒng)中,輸電線路距離較短,負(fù)荷較小,顯然穩(wěn)定問題不是很重要的問題.而目前,在我國的電力網(wǎng)越來越大,輸送距離越來越長,輸送容量越來越大,電壓等級越來越高.在這樣的電力系統(tǒng)中,主要

4、靠廣闊工程技術(shù)人員用戶提供可靠而不間斷的電力,保證電力系統(tǒng)運行的平安、可靠、優(yōu)質(zhì),穩(wěn)定性問題顯得十分重要.電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的破壞,是危害很嚴(yán)重的事故,會造成大面積停電,給國民經(jīng)濟(jì)帶來不可估量的損失,這種后果促使人民嚴(yán)重關(guān)注電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題.可以說現(xiàn)代電力系統(tǒng)的很多方面都與穩(wěn)定性問題密切相關(guān)的.所謂電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性,是指當(dāng)系統(tǒng)在某種正常運行狀態(tài)下忽然受到某種干擾時,能否經(jīng)過一定的時間后又恢復(fù)到原來的穩(wěn)定運行狀態(tài)或者過渡到一個新的穩(wěn)定運行狀態(tài)的水平.如果能夠,那么認(rèn)為系統(tǒng)在該正常運行方式下是穩(wěn)定的.反之,假設(shè)系統(tǒng)不能回到原來的運行狀態(tài),也不能建立一個新的穩(wěn)定運行狀態(tài),那么說明系統(tǒng)的狀態(tài)變量電流、電

5、壓、功率沒有一個穩(wěn)定值,而是隨著時間不斷增大或者振蕩,系統(tǒng)是不穩(wěn)定的.知道電網(wǎng)甩去相當(dāng)大的一局部負(fù)荷,甚至是系統(tǒng)瓦解成幾個局部為止,這種穩(wěn)定性的喪失帶來的后果極為嚴(yán)重.電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性,按系統(tǒng)遭受到大小不同的干擾情況,可分為靜態(tài)穩(wěn)定性和暫態(tài)穩(wěn)定性.電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性,是指系統(tǒng)在某種正常運行狀態(tài)下,忽然受到某種小干擾后,能夠自動恢復(fù)到原來的運行狀態(tài)的水平.實際上電力系統(tǒng)中任意小的干擾是隨時都存在的,例如,某個用戶需要增減一點負(fù)荷,風(fēng)雨造成的搖擺,系統(tǒng)末端的小操作,調(diào)速器、勵磁調(diào)節(jié)器工作點變化等.在小干擾作用下,系統(tǒng)中各狀態(tài)變量變化很小.電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性,是指系統(tǒng)在某種正常運行狀態(tài)下,忽然受

6、到某種較大的干擾后,能夠自動過渡到一個新的穩(wěn)定運行狀態(tài)的水平.可見,電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性即是大干擾下的穩(wěn)定性.系統(tǒng)運行中的大干擾包括正常操作和故障情況引起的.正常操作如大負(fù)荷的投入或切除,大容量發(fā)電機(jī)、變壓器及高壓輸電線路的投入或切除,都可能對系統(tǒng)產(chǎn)生一個較大的擾動.故障情況如系統(tǒng)中發(fā)生各種形式的短路、斷路,這對系統(tǒng)的擾動極為嚴(yán)重.電力系統(tǒng)受到較大擾動時,系統(tǒng)中的運行參數(shù)電壓、電流和功率都將發(fā)生急劇的、不同程度的變化.由于電源測原動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)具有相當(dāng)大的慣性,致使原動機(jī)的機(jī)械功率與發(fā)電機(jī)的電磁功率失去了平衡,于是在機(jī)組大軸上相應(yīng)將產(chǎn)生不平衡轉(zhuǎn)矩,在這個不平衡轉(zhuǎn)矩的作用下,轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速將發(fā)生變化.

7、而系統(tǒng)中各發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子相對位置的變化,反過來又將影響系統(tǒng)中電流、電壓和功率的變化,且各狀態(tài)變量的變化較大.綜上所述,不管是靜態(tài)穩(wěn)定性還是暫態(tài)穩(wěn)定性問題,都是研究電力系統(tǒng)受到某種干擾后的運行過程.由于兩種穩(wěn)定性問題中受到的干擾不同,因而分析的方法也不同,除此之外,還有一種動態(tài)穩(wěn)定.動態(tài)穩(wěn)定是指當(dāng)系統(tǒng)受到某種大干擾將使系統(tǒng)喪失穩(wěn)定,當(dāng)采用自動調(diào)節(jié)裝置后,可將系統(tǒng)調(diào)節(jié)到不致喪失穩(wěn)定,把這種靠自動調(diào)節(jié)裝置作用得到的穩(wěn)定叫做動態(tài)穩(wěn)定.所謂動態(tài)穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)都到大干擾后,在計及自動調(diào)節(jié)和限制裝置的作用下,保持系統(tǒng)穩(wěn)定運行的水平.當(dāng)系統(tǒng)遭受到某種擾動,而打破系統(tǒng)功率平衡時,各發(fā)電機(jī)組將因功率的不平衡而發(fā)生轉(zhuǎn)

8、速的變化.由于各發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)動慣量不等,因此它們的轉(zhuǎn)速變化也各不相同有的變化較大,有的變化較小,從而在各發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)子之間產(chǎn)生相對運動.電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題,主要是研究電力系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)之間的相對運動問題.由于牽涉到機(jī)械運動,所以分析電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性也稱電力系統(tǒng)的幾點暫態(tài)過程的分析.電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題,還可以分為電源的穩(wěn)定性和負(fù)荷大穩(wěn)定性兩類,電源的穩(wěn)定性就是要分析同步發(fā)電機(jī)是否失步；負(fù)荷的穩(wěn)定性就是要分析異步電動機(jī)是否失速、停頓.但往往是電源和負(fù)荷同時失去穩(wěn)定.1.2 電壓穩(wěn)定的研究內(nèi)容目前的研究工作根據(jù)其目的的不同可以分為三大類：電壓失穩(wěn)現(xiàn)象機(jī)理探討、電壓穩(wěn)定平安計算和預(yù)防/限制舉措研究.1電

9、壓失穩(wěn)機(jī)理探討：其目的是要弄清楚主導(dǎo)電壓失穩(wěn)發(fā)生的本質(zhì)因素,以及電壓穩(wěn)定問題和電力系統(tǒng)中其它問題的相互關(guān)系,電力系統(tǒng)中眾多元件對電壓穩(wěn)定性的影響,在電壓崩潰中所起的作用,從而建立起分析電壓穩(wěn)定問題的恰當(dāng)系統(tǒng)模型.在這方面主要的研究手段有定性的物理討論、電壓崩潰現(xiàn)象的剖析、小干擾分析方法和時域仿真計算.早期的靜態(tài)研究中機(jī)理熟悉集中表達(dá)在P-V曲線和Q-V曲線分析、潮流多解的穩(wěn)定性分析和基于靈敏度系數(shù)的物理概念討論.動態(tài)因素受到重視以后,負(fù)荷的動態(tài)特性,OLTC的負(fù)調(diào)壓作用受到了普遍關(guān)注.目前普遍認(rèn)為無功功率的平衡、發(fā)動機(jī)的無功出力限制、OLTC的動態(tài)和負(fù)荷的動態(tài)特性與電壓崩潰關(guān)系密切.但是對電壓

10、崩潰的機(jī)理熟悉還很不一致,不同研究人員所采用的系統(tǒng)模型也有很大差異,這種現(xiàn)狀說明迫切需要全面深入地分析電壓穩(wěn)定問題,分析它與電力系統(tǒng)中其它問題的相互關(guān)系,弄清各種因素的作用,抓住問題的本質(zhì),為不同情況下的電壓穩(wěn)定研究建模提供必要的指導(dǎo)原那么.2電壓穩(wěn)定平安計算：主要包括兩個方面,即尋找恰當(dāng)?shù)姆€(wěn)定指標(biāo)和快速且有足夠精度的計算方法.電壓穩(wěn)定指標(biāo)多為靜態(tài)指標(biāo)總體上分成兩類：裕度指標(biāo)和狀態(tài)指標(biāo).目前已提出的主要有：各類靈敏度指標(biāo)、最小模特征值指標(biāo)、電壓穩(wěn)定性接近指標(biāo)、局部指標(biāo)、負(fù)荷裕度指標(biāo)等.現(xiàn)在又提出了很多新的指標(biāo),如文獻(xiàn)3的快速電壓穩(wěn)定指標(biāo)FVSI,通過常規(guī)潮流程序計算每條線路的靜態(tài)穩(wěn)定指標(biāo),并按

11、指標(biāo)排列.從而確定特定運行點到崩潰點的距離,來判斷系統(tǒng)的平安性.這個指標(biāo)實現(xiàn)容易、計算簡單、概念清楚,且預(yù)測結(jié)果較精確,可作為警告指標(biāo)來預(yù)防電壓崩潰；文獻(xiàn)4在線電壓穩(wěn)定指標(biāo)Lvsi,反映的是系統(tǒng)在當(dāng)前運行狀態(tài)下,某一支路電壓穩(wěn)定的程度；文獻(xiàn)5基于網(wǎng)損靈敏度理論的二階指標(biāo)ILSI,可以很好指示電壓穩(wěn)定水平,并具有良好的線性度,也可用于在線評估；文獻(xiàn)6提出將整個系統(tǒng)等值為一個簡單的兩節(jié)點系統(tǒng),在此根底上計及感應(yīng)電動機(jī)負(fù)荷,得到負(fù)荷母線在線小干擾電壓穩(wěn)定指標(biāo).兩類指標(biāo)都能給出系統(tǒng)當(dāng)前運行點離電壓崩潰點距離的某種量度.狀態(tài)指標(biāo)只取用當(dāng)前運行狀態(tài)的信息,計算比較簡單,但存在非線性；而裕度指標(biāo)能較好地反映

12、電壓穩(wěn)定水平,但其計算涉及過渡過程的模擬和臨界點的求取問題,計算量較大.從目前研究看,盡管許多電壓穩(wěn)定指標(biāo)已被提出,但由于各種指標(biāo)都采用了不同程度的簡化,其準(zhǔn)確性與合理性需要進(jìn)一步驗證和改良.這方面目前需要解決的主要有以下三個問題：快速、準(zhǔn)確的指標(biāo)計算方法；根據(jù)動態(tài)機(jī)理對各類指標(biāo)的合理性、準(zhǔn)確性進(jìn)行檢驗,為運行部門選擇指標(biāo)提供依據(jù)；在快速算法中計及影響電壓穩(wěn)定的主要動態(tài)元件的作用,比方發(fā)電機(jī)無功越限和負(fù)荷特性的影響等.3預(yù)防/限制舉措的研究：以日本和法國采取的事故對策最為出色.前者強(qiáng)調(diào)增強(qiáng)事故狀態(tài)下的電壓限制水平,后者以其對電壓崩潰過程的時段的劃分,側(cè)重于事故發(fā)生前的緊急狀態(tài)下的預(yù)防舉措.目前

13、普遍認(rèn)為,增強(qiáng)無功備用、提升無功應(yīng)變水平、預(yù)防無功功率的遠(yuǎn)距離傳輸、緊急迫負(fù)荷、閉鎖甚至反調(diào)OLTO預(yù)防嚴(yán)重事故的有效舉措.1.3 電壓穩(wěn)定的研究展望電壓穩(wěn)定研究作為電力系統(tǒng)領(lǐng)域的一個重要的實際課題,在近三十年來取得了許多重要的成果,一些電網(wǎng)工程人員研制了電壓穩(wěn)定分析和監(jiān)測應(yīng)用軟件.但目前理論研究和應(yīng)用實踐說明,對電壓穩(wěn)定問題的熟悉深度和已取得的成果還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能與功角穩(wěn)定問題研究所取得的理論熟悉深度及應(yīng)用成果相比較,還不能通過對電壓穩(wěn)定全面的分析、預(yù)防、監(jiān)測、限制保證電力系統(tǒng)的平安可靠運行.因此目前仍然存在的問題和今后可能的研究方向主要有：1電壓崩潰的機(jī)理研究;2對各種元件的動態(tài)特性還缺乏全面的

14、分析和統(tǒng)一的熟悉,負(fù)荷建模仍然是電壓穩(wěn)定研究的最大難題；3影響電壓穩(wěn)定的主要隨機(jī)因素的統(tǒng)計特性的獲取,以及這些隨機(jī)因素統(tǒng)計特性比較復(fù)雜時,如何進(jìn)行電壓穩(wěn)定概率分析；4根據(jù)各種不同的電壓穩(wěn)定裕度指標(biāo),開發(fā)相應(yīng)的監(jiān)測應(yīng)用軟件,使電壓穩(wěn)定的研究成果真正地為電力系統(tǒng)效勞.2電壓穩(wěn)定的研究方法根據(jù)所采用的數(shù)學(xué)模型一般可以分為以下兩大類：基于穩(wěn)態(tài)潮流方程的靜態(tài)分析方法,基于非線性微分方程的動態(tài)分析方法.2.1 靜態(tài)分析方法靜態(tài)分析方法大多都基于電壓穩(wěn)定機(jī)理的某種熟悉,主要研究平衡點的穩(wěn)定性問題,即把網(wǎng)絡(luò)傳輸極限功率時的系統(tǒng)運行狀態(tài)當(dāng)作靜態(tài)電壓穩(wěn)定極限狀態(tài),以系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)潮流方程進(jìn)行分析.其研究內(nèi)容主要包括計算

15、當(dāng)前運行狀態(tài)下的電壓穩(wěn)定指標(biāo)、確定系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)、尋找提升系統(tǒng)電壓穩(wěn)定裕度的限制策略等.靜態(tài)分析方法眾多,以下扼要地綜述一些廣泛使用的、具有代表性的方法.2.1.1 靈敏度分析法靈敏度法是通過計算在某種擾動下系統(tǒng)變量對擾動的靈敏度來判別系統(tǒng)的穩(wěn)定性.靈敏度分析的物理概念明確,求解方便,計一算量小,因此在電壓穩(wěn)定分析的初期受到了很大的重視,對簡單系統(tǒng)的分析也較為理想.2.1.2 特征值分析法、模態(tài)分析法和奇異值分解法它們都是通過分析潮流雅可比矩陣來揭示系統(tǒng)的某些特性.特征值分析法將雅可比矩陣的最小特征值作為系統(tǒng)的穩(wěn)定指標(biāo)；模態(tài)分析法在假設(shè)某種功率增長方向的根底上,利用最小特征值對應(yīng)的特征向量,計

16、算出各節(jié)點參與最危險模式的程度；奇異值分析法和特征值分析法類似,最小奇異值對應(yīng)的奇異向量與特征值分析法對應(yīng)的特征向量有相同的功能,在數(shù)值計算中前者只涉及實數(shù)運算,后者可能出現(xiàn)最小特征值為復(fù)數(shù)的情況,故前者更受研究人員的歡送.考慮到電壓和無功的強(qiáng)相關(guān)性,這三種方法在分析時往往采用降階的雅可比矩陣.電力系統(tǒng)是一個高度非線性系統(tǒng),其雅可比矩陣的特征值或奇異值同樣具有高度的非線性,所以這三種方法都很難對系統(tǒng)電壓穩(wěn)定程度作出全面、準(zhǔn)確的評價,但在功率裕度的近似計算、故障選擇等方面仍有較好的應(yīng)用價值.2.1.3 連續(xù)潮流法連續(xù)潮流法是求取非線性方程組隨某一參數(shù)變化而生成的解曲線的方法,其關(guān)鍵在于引入適宜的

17、連續(xù)化參數(shù)以保證臨界點附近解的收斂性,止匕外,為加快計算速度,它還引入了預(yù)測、校正和步長限制等策略.目前,參數(shù)連續(xù)化方法主要有局部參數(shù)連續(xù)法、弧長連續(xù)法及同倫連續(xù)法.在電壓穩(wěn)定研究中,連續(xù)潮流法主要用于求取大家熟知的PV曲線和QV曲線.由于能考慮一定的非線性限制及不等式約束條件,計算得到的功率裕度能較好地反映系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定水平,連續(xù)潮流法已經(jīng)成為靜態(tài)電壓穩(wěn)定分析的經(jīng)典方法.2.1.4 非線性規(guī)劃法非線性規(guī)劃法是將電壓崩潰點的求取轉(zhuǎn)化為非線性目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化問題,它以總負(fù)荷視在功率最大或任意負(fù)荷節(jié)點的有功功率最大為目標(biāo)函數(shù),采用非線性優(yōu)化的方法來求解.相對于求解一個非線性方程組,求解一個非線性規(guī)劃

18、問題要復(fù)雜得多,但它能較好地考慮各種等式、不等式約束條件的限制,在求解實際問題的時候具有更大的實用價值.目前,非線性規(guī)劃法已用于電壓穩(wěn)定裕度計算、電壓穩(wěn)定預(yù)防校正限制策略、最優(yōu)潮流、電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度等各種問題.2.2 動態(tài)分析方法電壓穩(wěn)定本質(zhì)上是一個動態(tài)問題,只有在動態(tài)分析下,動態(tài)因素對電壓穩(wěn)定的影響才能表達(dá),才能更深入地了解電壓崩潰的機(jī)理以及檢驗靜態(tài)分析的結(jié)果.目前,動態(tài)電壓穩(wěn)定分析方法主要分為小擾動分析法和大擾動分析法,其中大擾動方面主要有時域仿真法及能量函數(shù)法.除此以外,還有非線性動力學(xué)方法.2.2.1 小干擾分析法小擾動分析法是基于線性化微分方程的方法,僅適用于系統(tǒng)受到小擾動時的情形.

19、它的主要思路是將描述電力系統(tǒng)的微分-代數(shù)方程組在當(dāng)前運行點線性化,消去代數(shù)約束后形成系統(tǒng)矩陣,通過該矩陣的特征值和特征向量來分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性和各元件的作用,其主要難點在于建立簡單而又包括系統(tǒng)主要元件相關(guān)動態(tài)的模型.目前,小擾動分析已用于有載調(diào)壓變壓器OLTC、發(fā)電機(jī)及其勵磁限制系統(tǒng)和負(fù)荷模型等對電壓穩(wěn)定影響的研究.2.2.2 大干擾分析法潮流解的存在和小干擾電壓穩(wěn)定分析的重點在于把電力系統(tǒng)置于一個具有一定平安裕度的運行方式.電力系統(tǒng)遭受線路故障和其它類型的大沖擊,或在小干擾穩(wěn)定裕度的邊緣負(fù)荷的增加,都可能使系統(tǒng)喪失穩(wěn)定.這是系統(tǒng)動態(tài)行為的數(shù)學(xué)描述必須保存其非線性特性的原因.這方面的研究主要有時

20、域仿真法和能量函數(shù)法.1時域仿真法是研究電力系統(tǒng)動態(tài)電壓特性的最有效方法,目前主要用來熟悉電壓崩潰現(xiàn)象的特征,檢驗電壓失穩(wěn)機(jī)理,給出預(yù)防和校正電壓穩(wěn)定的舉措等,適合于任何電力系統(tǒng)動態(tài)模型.但是,電壓穩(wěn)定的時域仿真研究還存在一些難點,主要包括時間框架的處理、負(fù)荷模型的適用性以及結(jié)論的一般化問題.2能量函數(shù)法是直接估算動態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定的方法,可預(yù)防耗時的時域仿真,根本思想是利用能量函數(shù)得到狀態(tài)空間中的一個能量勢阱,通過求取能量勢阱的邊界來估計擾動后系統(tǒng)的穩(wěn)定吸引域,并據(jù)此判斷系統(tǒng)在特定擾動下的穩(wěn)定性.能量函數(shù)法在判斷暫態(tài)功角穩(wěn)定方面已取得了相當(dāng)多的成果,為系統(tǒng)中電壓穩(wěn)定薄弱區(qū)域的識別和不同規(guī)模系統(tǒng)間電

21、壓穩(wěn)定性的比較提出了良好的依據(jù),但它對于具有復(fù)雜的動態(tài)特性和有損耗的輸電系統(tǒng)而言,并不能保證能量函數(shù)存在,目前在研究電壓穩(wěn)定方面仍處于起步階段.2.2.3 電壓穩(wěn)定的概率分析電力系統(tǒng)具有非線性和不確定性特點,使得電力系統(tǒng)中的一些參數(shù)由于測量、估計或計算上的誤差具有一定的隨機(jī)性,擾動及其相應(yīng)的保護(hù)動作均是隨即過程,計及系統(tǒng)參數(shù)和擾動的隨機(jī)性進(jìn)行電壓穩(wěn)定分析具有一定意義.根據(jù)負(fù)荷潮流雅可比矩陣奇異的可能性來定義電壓穩(wěn)定概率指標(biāo),在30節(jié)點電力系統(tǒng)上校驗了該指標(biāo)的有效性.提出了一種進(jìn)行電力系統(tǒng)電壓崩潰風(fēng)險評估的方法.該方法綜合考慮了電壓崩潰的概率和后果,量化了風(fēng)險指標(biāo),通過兼顧風(fēng)險指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)效益為確

22、定系統(tǒng)的最正確運行方式提供了依據(jù).6節(jié)點系統(tǒng)和IEEE300節(jié)點系統(tǒng)的評估結(jié)果證實了該方法的可行性和有效性.盡管電壓穩(wěn)定靜態(tài)分析方法從原理上講并不嚴(yán)密,所得結(jié)果也難以令人信服,但卻計算簡單,且不需要難以準(zhǔn)確獲得的負(fù)荷動態(tài)特性.與此相對應(yīng)的電壓穩(wěn)定動態(tài)分析方法,不僅面臨著負(fù)荷動態(tài)建模的困難,而且在研究實際大規(guī)模系統(tǒng)時還存在著數(shù)值計算上的困難.因此人們對電壓穩(wěn)定靜態(tài)分析方法仍持積極的態(tài)度,并努力尋求潮流雅可比矩陣的性質(zhì)與系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性之間的關(guān)系.并在積極的探索將電力系統(tǒng)動態(tài)分析方法和靜態(tài)分析方法結(jié)合起來的電壓穩(wěn)定的分析方法.3負(fù)荷模型的結(jié)構(gòu)電力系統(tǒng)負(fù)荷模型是指描述負(fù)荷端口的功率或電流隨其端口電壓和

23、頻率變化特性的數(shù)學(xué)方程和相應(yīng)的參數(shù).負(fù)荷模型分為靜態(tài)模型和動態(tài)模型兩大類.靜態(tài)模型適用于相對緩慢的過程,精確而言,指對于給定的負(fù)荷水平,在負(fù)荷端口保持不同電壓和頻率的各種穩(wěn)態(tài)情況下,負(fù)荷功率或電流與電壓、頻率的關(guān)系,通常用代數(shù)方程描述.動態(tài)模型那么要反映電壓頻率變化引起的負(fù)荷功率或電流變化的全過程,通常用微分方程或差分方程描述.3.1 靜態(tài)負(fù)荷模型靜態(tài)負(fù)荷模型主要適用于潮流計算和以潮流計算為根底的穩(wěn)態(tài)分析中.在電力系統(tǒng)動態(tài)分析中,一般適用于計算結(jié)果對負(fù)荷模型不太敏感的負(fù)荷點.3.1.1 指數(shù)負(fù)荷模型通常一個指數(shù)函數(shù)在電壓變化范圍比較大的情況下仍能較好地描述許多負(fù)荷的靜態(tài)特性.忽略頻率變化對負(fù)荷

24、有功、無功功率變化的影響,在一定的電壓變化范圍下,其指數(shù)函數(shù)模型可表示為式中,BQ0和V0分別為擾動前穩(wěn)態(tài)情況下負(fù)荷所吸收的有功、無功功率和節(jié)點電壓：指數(shù)a和B的值取決于負(fù)荷的類型.應(yīng)當(dāng)注意到把指數(shù)設(shè)置為0、1、2時,式3-1就相應(yīng)地表示為恒定功率、恒定電流和恒定阻抗負(fù)荷.其它指數(shù)可用來表示不同類型的負(fù)荷組元的總的效果.對于綜合負(fù)荷,其中指數(shù)a的取值通常在0.5-1.8;指數(shù)B的值隨節(jié)點不同變化很大,典型值為1.5-6.3.1.2 多項式負(fù)荷模型這是將功率與電壓幅值關(guān)系表達(dá)為多項式方程形式的靜態(tài)負(fù)荷模型,不計頻率變化時通常有如下形式:(3-2)A+B+C=1r薩尸A+3+C=I這種模型實際上相

25、當(dāng)于認(rèn)為負(fù)荷由三局部組成.系數(shù)A、B、C分別表示恒定阻抗Z、恒定電流I和恒定功率P局部在節(jié)點總負(fù)荷中所占的比例.因此這種負(fù)荷模型也稱為負(fù)荷的ZIP模型3.1.3 與頻率有關(guān)的負(fù)荷模型該模型參加了對頻率的依賴性,通常用下面的式子與多項式或指數(shù)負(fù)荷模型相乘來表示：3-3式中,f是節(jié)點電壓的頻率；f0為額定頻率；af是模型的頻率敏感性參數(shù).盡管負(fù)荷的靜態(tài)模型由于其形式的簡單而在通常的電力系統(tǒng)穩(wěn)定性計算中得到了廣泛的應(yīng)用,但是,當(dāng)所涉及的節(jié)點電壓幅值變化范圍過大時,采用靜態(tài)模型將使誤差過大.4電力系統(tǒng)的潮流計算方法電力系統(tǒng)分析的潮流計算是電力系統(tǒng)分析的一個重要的局部.通過對電力系統(tǒng)潮流分布的分析和計算

26、,可進(jìn)一步對系統(tǒng)運行的平安性,經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行分析、評估,提出改良舉措.電力系統(tǒng)潮流的計算和分析是電力系統(tǒng)運行和規(guī)劃工作的根底.潮流計算是指對電力系統(tǒng)正常運行狀況的分析和計算.通常需要系統(tǒng)參數(shù)和條件,給定一些初始條件,從而計算出系統(tǒng)運行的電壓和功率等；潮流計算方法很多：高斯-塞德爾法、牛頓-拉夫遜法、P-Q分解法、直流潮流法,以及由高斯-塞德爾法、牛頓-拉夫遜法演變的各種潮流計算方法.4.1 節(jié)點類型電力系統(tǒng)潮流計算中,節(jié)點一般分為如下幾種類型：PQ節(jié)點：節(jié)點注入的有功功率無功功率是的PV節(jié)點：節(jié)點注入的有功功率,節(jié)點電壓幅值恒定,一般由無功儲藏比較充足的電廠和電站充當(dāng)；平衡節(jié)點：節(jié)點的電壓為1*e

27、xp(00),其注入的有功無功功率可以任意調(diào)節(jié),一般由具有調(diào)頻發(fā)電廠充當(dāng).更復(fù)雜的潮流計算,還有其他節(jié)點,或者是這三種節(jié)點的組合,在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)換.對于此題目,節(jié)點分析如下：節(jié)點1給出有功功率為2.,無功功率為1,PQ節(jié)點.節(jié)點2給出有功功率為0.5,電壓幅值為1.0,PV節(jié)點.節(jié)點3電壓相位是0,電壓幅值為1,平衡節(jié)點.4.2 待求量節(jié)點1待求量是P,Q節(jié)點2待求量是Q6;節(jié)點3待求量是U,6.4.3 導(dǎo)納矩陣導(dǎo)納矩陣分為節(jié)點導(dǎo)納矩陣、結(jié)點導(dǎo)納矩陣、支路導(dǎo)納矩陣、二端口導(dǎo)納矩陣.結(jié)點導(dǎo)納矩陣：對于一個給定的電路(網(wǎng)絡(luò)),由其關(guān)聯(lián)矩陣A與支路導(dǎo)納矩陣Y所確定的矩陣.支路導(dǎo)納矩陣：表示一

28、個電路中各支路導(dǎo)納參數(shù)的矩陣.其行數(shù)和列數(shù)均為電路的支路總數(shù).二端口導(dǎo)納矩陣：對應(yīng)于二端口網(wǎng)絡(luò)方程,由二端口參數(shù)組成節(jié)點導(dǎo)納矩陣：以導(dǎo)納的形式描述電力網(wǎng)絡(luò)節(jié)點注入電流和節(jié)點電壓關(guān)系的矩陣.它給出了電力網(wǎng)絡(luò)連接關(guān)系和元件特性的全部信息,是潮流計算的根底方程式.本例應(yīng)用結(jié)點導(dǎo)納矩陣具體計算時,根據(jù)如下公式：Yi：¥心+工3y卜Ylty由題給出的導(dǎo)納可求的節(jié)點導(dǎo)納矩陣如下：y11-Wn+y,i3-1.25_j5.5=yi=os+j3=yu=-0.75+2.5=、Li+=I-3/7y2J-工=TL8+J4事"=乃i+¥=L55-j05進(jìn)而節(jié)點導(dǎo)納矩陣為：-1,25-j5,

29、5-0.5+j3-口+Y=-0,5+j3),3-J7-0,84-J4-0.75-1-J2.5-O.S+J4I.55-jft.S4.4潮流方程網(wǎng)絡(luò)方程是潮流計算的根底,如果給出電壓源或電流源,便可解得電流電壓分布.然而,潮流計算中,這些值都是無法準(zhǔn)確給定的,這樣,就需要列出潮流方程.對n個節(jié)點的網(wǎng)絡(luò),電力系統(tǒng)的潮流方程一般形式是仁e爭匕g,2.,n)Vi川即PQ分別為節(jié)點的有功功率無功功率.代入得潮流方程：2-j1-(L25-j5,5)t/.ZfV,*(0,5-j3)IZ+(Ot75-j2.5)Z(r/,zA"5一聞=(0.5-J3)U/4+(L3-j7)-IZA(08-j4)-IZO4I/2-(0.75-J2.5)(/衣+(0.8-j4)-IZ<V:+(L55-j6.5)1/0°結(jié)論電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定問題的研究有著十分重大的社會經(jīng)濟(jì)意義.盡管電壓穩(wěn)定問題及其相關(guān)現(xiàn)象十分復(fù)雜,在過去二十年間,人們已經(jīng)在電壓失穩(wěn)機(jī)理以及負(fù)荷模型建立、分析手段上取得了很多重要研究成果.隨著系統(tǒng)規(guī)模的不斷開展,新型限制設(shè)備的不斷投入