基于面向節(jié)點(diǎn)跟蹤等值的靜態(tài)電壓穩(wěn)定性分析

趙麗娜

摘 要：文章基于負(fù)荷阻抗模值與從負(fù)荷點(diǎn)向網(wǎng)絡(luò)看進(jìn)去的戴維南等效阻抗之間的關(guān)系進(jìn)行靜態(tài)電壓穩(wěn)定的分析。由于電網(wǎng)的非線性，隨運(yùn)行工作點(diǎn)的變化戴維南等值阻抗大小不是一成不變的。文章基于電路基本原理，建立從某一負(fù)荷節(jié)點(diǎn)向網(wǎng)絡(luò)看進(jìn)去的戴維南等值參數(shù)與節(jié)點(diǎn)電壓之間的關(guān)系表達(dá)式，借助最大功率傳輸定理，在運(yùn)行工作點(diǎn)及其鄰域點(diǎn)基于潮流計(jì)算的運(yùn)行參數(shù)，建立估計(jì)戴維南等值參數(shù)的比函數(shù)，在角差偏移約束條件下，跟蹤運(yùn)行點(diǎn)求得等值阻抗進(jìn)而估計(jì)電壓穩(wěn)定裕度較小的弱節(jié)點(diǎn)，算例驗(yàn)證了該方法的有效性。

關(guān)鍵詞：跟蹤等值；比函數(shù)；最優(yōu)搜索；電壓穩(wěn)定

中圖分類號(hào)：TM744 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2013）20-0011-02

電力系統(tǒng)電壓的崩潰通常發(fā)生在高度緊張的電力系統(tǒng)中，當(dāng)負(fù)荷攀升使系統(tǒng)功率難以保持平衡時(shí)，最終將導(dǎo)致電壓失穩(wěn)。電壓崩潰首先是從電壓穩(wěn)定裕度較小的弱節(jié)點(diǎn)開始的，因此確定網(wǎng)絡(luò)的重負(fù)荷弱節(jié)點(diǎn)，是電壓安全性評(píng)估的重要組成部分，確定了電壓穩(wěn)定裕度低的弱節(jié)點(diǎn)，可以在負(fù)荷攀升的過程中采取相應(yīng)的措施是防止電壓崩潰。阻抗模值分析是判斷符合節(jié)點(diǎn)穩(wěn)定程度的簡單方法，起源于交流電路最大功率傳輸定理，利用節(jié)點(diǎn)向網(wǎng)絡(luò)看進(jìn)去的戴維南等效阻抗與節(jié)點(diǎn)負(fù)荷阻抗之間的大小關(guān)系確定穩(wěn)定裕度。由于電網(wǎng)的非線性從某一節(jié)點(diǎn)向網(wǎng)絡(luò)看進(jìn)去的（面向節(jié)點(diǎn)的）等效阻抗隨運(yùn)行工況變化并不是一成不變的，本文提出一種跟隨運(yùn)行工作點(diǎn)變化的跟蹤等值估計(jì)電網(wǎng)的等效阻抗的方法，判斷電網(wǎng)的重負(fù)荷弱節(jié)點(diǎn)，估計(jì)網(wǎng)絡(luò)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定性。

1 跟蹤等值的數(shù)學(xué)模型

1.1 等值電路及等值參數(shù)

對(duì)于任何復(fù)雜的系統(tǒng)，都可以從某負(fù)荷節(jié)點(diǎn)向系統(tǒng)看進(jìn)去用一個(gè)等值的電動(dòng)勢與阻抗串聯(lián)的等效電路表示，如圖1所示。

圖1中A點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)中某負(fù)荷節(jié)點(diǎn)，在某一運(yùn)行工況下，從該負(fù)荷節(jié)點(diǎn)向交流電網(wǎng)看進(jìn)去的等值參數(shù)為等電勢Eeq、等值阻抗ZThev、等值阻抗角？準(zhǔn)eq。根據(jù)電路基本理論關(guān)系建立負(fù)荷消耗的有功功率P和無功功率Q與等值參數(shù)以及負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的電壓V之間的關(guān)系表達(dá)式為：

由于電網(wǎng)的非線性，交流電網(wǎng)的戴維南等值參數(shù)只能在運(yùn)行工作點(diǎn)的極小范圍內(nèi)考慮為常數(shù)，結(jié)合公式（6）和（7）在運(yùn)行工作點(diǎn)及其鄰域建立估計(jì)電網(wǎng)等值參數(shù)的數(shù)學(xué)模型。

1.2 比函數(shù)的建立和極小化尋優(yōu)估計(jì)法

2 負(fù)荷阻抗模值的電壓穩(wěn)定裕度

根據(jù)最大傳輸功率傳輸定理時(shí)，當(dāng)負(fù)荷阻抗與戴維南等值阻抗相等，即Zl=ZThev時(shí)，達(dá)到最大傳輸功率，達(dá)到電壓穩(wěn)定的鄰界點(diǎn)。負(fù)荷阻抗Zl由負(fù)荷節(jié)點(diǎn)電壓和功率可以算出，將系統(tǒng)阻抗分為兩個(gè)部分。當(dāng)負(fù)荷變化時(shí)，Zl的軌跡也在變化，當(dāng)它進(jìn)入等值阻抗圓內(nèi)時(shí)，電壓會(huì)不穩(wěn)定。跟蹤電壓臨界點(diǎn)變成了跟蹤此時(shí)的Zl到等值阻抗的距離，以等值阻抗為半徑的圓不是固定不變的，它是我們不關(guān)心的部分的等值，里面任何一個(gè)變化，就能改變等值阻抗的值。很可能在電壓不穩(wěn)定時(shí)，ZThev圓擴(kuò)大，Zl向它移動(dòng)。3 算例分析

4 結(jié) 論

電力系統(tǒng)是一個(gè)具有高度非線性的復(fù)雜系統(tǒng)，電力系統(tǒng)的外部系統(tǒng)等值一直是電力系統(tǒng)的一個(gè)重要課題。本文應(yīng)用了一種面向節(jié)點(diǎn)的跟蹤等值方法，分析了電網(wǎng)非線性的影響，具有較好的數(shù)值穩(wěn)定性。

利用面向節(jié)點(diǎn)的跟蹤等值方法來分析電壓穩(wěn)定問題。通過分析電壓穩(wěn)定裕度，在電壓到來之前，可預(yù)先采取一定的措施。

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