基于節(jié)點(diǎn)電壓可靠性指標(biāo)的系統(tǒng)薄弱點(diǎn)識(shí)別

(陜西理工大學(xué)電氣工程學(xué)院，陜西 漢中 723000)

1 引言

安全性、穩(wěn)定性、可靠性是電網(wǎng)運(yùn)行的三個(gè)基本要求，電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性是指電網(wǎng)在初始運(yùn)行狀態(tài)下，收到干擾后系統(tǒng)恢復(fù)到正常運(yùn)行水平的能力，影響電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定的主要因素有電網(wǎng)的有功功率和無(wú)功功率，節(jié)點(diǎn)電壓極限，負(fù)荷特性，控制方法等。其中負(fù)荷特性是最直接最關(guān)鍵的因素[1]。當(dāng)某一節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷供需平衡能力不足時(shí)，便容易形成電力系統(tǒng)薄弱節(jié)點(diǎn)，因此能否正確的識(shí)別電網(wǎng)薄弱點(diǎn)成為了電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。

如今研究可靠性的指標(biāo)很多，但通過(guò)可靠性的研究分析系統(tǒng)電壓薄弱點(diǎn)還是一個(gè)很新穎的課題。使用的薄弱點(diǎn)分析方法有很多，包括特征值分析法，奇異值分析法[2]，非線性規(guī)劃法，潮流法和模態(tài)分析法等等，而本文采用的是一種從節(jié)點(diǎn)電壓角度入手，評(píng)估系統(tǒng)可靠性并識(shí)別薄弱點(diǎn)的方法[3]。系統(tǒng)薄弱點(diǎn)與功率裕度聯(lián)系緊密，而節(jié)點(diǎn)電壓也與功率裕度息息相關(guān)，從節(jié)點(diǎn)電壓入手即可分析系統(tǒng)的可靠性，識(shí)別薄弱點(diǎn)與薄弱區(qū)域，并對(duì)可能成為薄弱點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行排序[4]，使得電網(wǎng)工作人員能夠直觀觀測(cè)到信息。

2 節(jié)點(diǎn)電壓可靠性指標(biāo)選擇

圖1 k-V曲線圖

通常而言，電壓低、負(fù)荷重的節(jié)點(diǎn)是薄弱點(diǎn)，但電壓低不一定會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)奔潰，系統(tǒng)崩潰也有可能發(fā)生在電壓高的節(jié)點(diǎn)，所以為了能夠更方便識(shí)別薄弱點(diǎn)，選取以下指標(biāo)：

(1)節(jié)點(diǎn)最低電壓BMV(Bus Minimun Voltage，MV)

在電力系統(tǒng)事故i中，若w節(jié)點(diǎn)的電壓最低，則為薄弱點(diǎn)，ΩL為所有節(jié)點(diǎn)集合。

(2)節(jié)點(diǎn)電壓變化BVC(Bus Voltage Change，BVC)

一般情況下，系統(tǒng)增加等量的負(fù)荷，節(jié)點(diǎn)越薄弱電壓變化就越大。

(3)節(jié)點(diǎn)薄弱概率BWP(Bus Weakness Probability，BWP)

式中，pl是負(fù)荷在l運(yùn)行狀態(tài)下的概率；pi是系統(tǒng)運(yùn)行在事故i下的概率[5]；Nl是考慮負(fù)荷特性的負(fù)荷水平數(shù)；BWPw最大的點(diǎn)視為電壓預(yù)期最薄弱節(jié)點(diǎn)。

概率一般用p表示,為了方便起見，令pw=BWPw。

(4)電壓降落期望BVD(Expect Voltage Drop，BVD)

電壓降落期望是對(duì)變化的負(fù)荷所產(chǎn)生的電壓降落期望值作為評(píng)估指標(biāo)，一般情況而言，BVD越大的節(jié)點(diǎn)越薄弱。

(5)節(jié)點(diǎn)電壓期望EBV(Expected Bus Voltage，EBV)

節(jié)點(diǎn)電壓指標(biāo)可以反映系統(tǒng)可靠性的優(yōu)良程度，一般EBV越小的節(jié)點(diǎn)越薄弱。

3 流程圖與算例分析

識(shí)別方法流程圖如圖2所示。

本文以改進(jìn)的CEPRI7系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析，該系統(tǒng)由4臺(tái)變壓器，3臺(tái)發(fā)電機(jī)，1臺(tái)并聯(lián)電抗器和若干母線組成[6]，參數(shù)分布如圖3所示。

計(jì)算系統(tǒng)的各運(yùn)行參數(shù)，并輸出各節(jié)點(diǎn)的電壓報(bào)表，結(jié)果如表1所示。

圖2 薄弱點(diǎn)識(shí)別流程圖

圖3 CEPRI7系統(tǒng)單線圖

表1 初始電壓報(bào)表

按流程計(jì)算出BMV和BVC，根據(jù)結(jié)果對(duì)網(wǎng)絡(luò)薄弱點(diǎn)進(jìn)行排序，再計(jì)算EBV和BVD指標(biāo)，結(jié)果輸出如表2所示，同時(shí)列出使用傳統(tǒng)的模態(tài)分析法計(jì)算參與因子與之對(duì)比。

從表中可看出，雖然指標(biāo)EBV和指標(biāo)BVD在4、5名排序不同，但相差不大，且前三名是有效和一致的，所以該指標(biāo)可以確定和反應(yīng)系統(tǒng)的薄弱點(diǎn)。從結(jié)果可看出，多種指標(biāo)顯示在大多數(shù)運(yùn)行狀態(tài)下，節(jié)點(diǎn)G1是最薄弱的，同時(shí)節(jié)點(diǎn)G1的EBV指標(biāo)最低，為0.405180，而BVD指標(biāo)最大，為0.290382,。這說(shuō)明節(jié)點(diǎn)G1的可靠性最差。因此，為了保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定可靠運(yùn)行，運(yùn)行人員要重點(diǎn)觀察該節(jié)點(diǎn)，今后的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化也要重點(diǎn)注意該節(jié)點(diǎn)。

4 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)四種新穎的可靠性指標(biāo)分析可識(shí)別電網(wǎng)系統(tǒng)的薄弱點(diǎn)，并與傳統(tǒng)的模態(tài)分析法做對(duì)比，從而證明了該指標(biāo)可以明確清晰的識(shí)別并排序系統(tǒng)的薄弱點(diǎn)，滿足了運(yùn)行人員分析規(guī)劃電網(wǎng)的需要，從而保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定可靠運(yùn)行[7]。