電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定分析方法研究

徐聞

摘 要：社會經(jīng)濟(jì)在快速發(fā)展的同時(shí)，城市化進(jìn)程的步伐逐漸加快，在很大程度上也促進(jìn)了我國電力系統(tǒng)的迅速發(fā)展，電力網(wǎng)絡(luò)建設(shè)規(guī)模逐年擴(kuò)大，暫態(tài)穩(wěn)定性問題也越來越突出，其對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行密切相關(guān)。深入研究電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性分析方法對我國電力行業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，文章通過對電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定問題相關(guān)概念進(jìn)行了簡述，并進(jìn)一步探討了電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定分析方法，希望可以為相關(guān)從業(yè)人員提供些許借鑒。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng);暫態(tài)穩(wěn)定;分析方法

前言：電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性主要指的是電力系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，受到干擾之后，是否在經(jīng)過暫態(tài)過程之后，重新恢復(fù)到之前的穩(wěn)定狀態(tài)。電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大的同時(shí)，電力系統(tǒng)也得到了迅速的發(fā)展，暫態(tài)穩(wěn)定性相關(guān)問題也越來越突出，電力系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行過程中，如果穩(wěn)定性失衡，便會導(dǎo)致出現(xiàn)長時(shí)間停電的情況，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，對人們的生活與生產(chǎn)也會產(chǎn)生極大的影響。而暫態(tài)穩(wěn)定破壞相關(guān)事故問題的發(fā)生率呈逐年上升的趨勢，因此，深入研究電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定分析方法，對進(jìn)一步提升我國電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定問題相關(guān)概念簡述

電力系統(tǒng)在受到比較大的干擾之后，各個(gè)電機(jī)始終保持同步運(yùn)行，且逐漸恢復(fù)全新穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的一種能力。近年來，隨著我國電力系統(tǒng)建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，各項(xiàng)電力技術(shù)也得到了迅速的發(fā)展，并且被廣泛應(yīng)用于電力領(lǐng)域當(dāng)中，對推進(jìn)我國電力行業(yè)市場化的改革與發(fā)展具有重要的作用和影響[1]。隨著電力系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境和條件日益復(fù)雜化，電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)控制對電力系統(tǒng)的運(yùn)行安全穩(wěn)定至關(guān)重要，而電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定分析的重要性也日益突出。電力系統(tǒng)是一個(gè)動態(tài)運(yùn)行的大規(guī)模系統(tǒng)，隨著電網(wǎng)系統(tǒng)的普及，近年來，電力系統(tǒng)相關(guān)事故的發(fā)生率不斷增加，且電網(wǎng)大規(guī)模多次停電事故也時(shí)有發(fā)生，可見電力系統(tǒng)的運(yùn)行安全性與穩(wěn)定性至關(guān)重要。我國也在陸續(xù)規(guī)劃建設(shè)“西電東送”的現(xiàn)代化電網(wǎng)格局，這樣也使得電網(wǎng)系統(tǒng)越來越復(fù)雜化，電力系統(tǒng)運(yùn)行過程也呈現(xiàn)動態(tài)化的發(fā)展趨勢，一旦電力系統(tǒng)穩(wěn)定性遭到破壞，將會對國民經(jīng)濟(jì)造成極為嚴(yán)重的損失與后果[2]。

2 暫態(tài)穩(wěn)定分析方法

2.1、時(shí)域仿真法

時(shí)域仿真法是當(dāng)前比較先進(jìn)的方法之一，被廣泛應(yīng)用于電力領(lǐng)域當(dāng)中，不管是計(jì)算精度還是速度等方面，都能夠有效滿足電力系統(tǒng)的規(guī)劃與發(fā)展，其主要原理為充分利用電力網(wǎng)絡(luò)，將系統(tǒng)當(dāng)中的各個(gè)元件模型進(jìn)行有效連接，模型主要是代數(shù)方程組與微分方程組，之后以發(fā)生故障之前狀態(tài)為主，進(jìn)行潮流計(jì)算，并獲取初值，并對微分方程組與代數(shù)方程組進(jìn)行求解，得到系統(tǒng)狀態(tài)變量以及代數(shù)變量隨著故障時(shí)間變化的曲線，同步發(fā)電機(jī)間最大相對功角差對系統(tǒng)穩(wěn)定性進(jìn)一步判斷[3]。由于傳統(tǒng)計(jì)算方法不能滿足電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)動態(tài)安全分析以及仿真要求等相關(guān)問題，提出了分層并行計(jì)算方法，其結(jié)果顯示，可有效提升計(jì)算速度，且最大程度上滿足電力系統(tǒng)暫態(tài)過程的全過程實(shí)時(shí)仿真要求[4]。

2.2、暫態(tài)能量函數(shù)法

該方法是采用代表系統(tǒng)狀態(tài)的方程，建立描述系統(tǒng)暫態(tài)能量函數(shù)，并通過同步發(fā)電機(jī)暫態(tài)能量，進(jìn)一步分析系統(tǒng)穩(wěn)定性，獲得穩(wěn)定性裕度。因?yàn)樵诰€計(jì)算量小，因此，被廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性分析過程中。從動力學(xué)角度方面入手，分析了暫態(tài)能量函數(shù)的具體產(chǎn)生與物理機(jī)制，并論證了在出現(xiàn)故障之前暫態(tài)能量函數(shù)的整體合理性，深入分析了系統(tǒng)相關(guān)不穩(wěn)定平衡點(diǎn)出現(xiàn)不重合狀況的具體原因，臨界能量點(diǎn)的控制與處理，與提升暫態(tài)穩(wěn)定性的關(guān)鍵[5]。

2.3、擴(kuò)展等面積法

擴(kuò)展等面積法的計(jì)算速度非常快，其可以評估穩(wěn)定裕度，以及靈敏度分析，近年來取得了巨大的進(jìn)展與成果。通過擴(kuò)展等面積準(zhǔn)則的方法評估測量裝置，也是測量穩(wěn)定裕度的具體方法，通過具體仿真結(jié)果可得出：該算法在系統(tǒng)參數(shù)未知的狀況下，可高效精準(zhǔn)的評估搖擺曲線穩(wěn)定裕度。通過軌跡聚合技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)多機(jī)軌聚合，并結(jié)合擴(kuò)展等面積法則，并通過識別動態(tài)鞍點(diǎn)進(jìn)一步判斷軌跡的穩(wěn)定性，并以實(shí)際電網(wǎng)為例進(jìn)一步開展仿真驗(yàn)證[6]。

結(jié)束語

當(dāng)前的暫態(tài)穩(wěn)定分析方法對電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析與控制做出了突出的貢獻(xiàn)，影響巨大，隨著電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，電網(wǎng)互聯(lián)規(guī)模也在不斷擴(kuò)大，電力市場改革工作全面深入推進(jìn)，各項(xiàng)全新的技術(shù)得到了進(jìn)一步應(yīng)用，從而大幅度降低了電力系統(tǒng)運(yùn)行的復(fù)雜性，同時(shí)也對電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定分析提出了更加高的要求。廣域測量系統(tǒng)可實(shí)時(shí)記錄電力系統(tǒng)的動態(tài)運(yùn)行狀況，同時(shí)也搭建了全新的平臺，也為現(xiàn)代化電力系統(tǒng)建設(shè)與發(fā)展提供了全新的思路與契機(jī)。

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