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淺析電力系統電壓崩潰機理

2018-08-29 11:28:49 電力論文網  點擊量: 評論 (0)
現在人們已經普遍認識到,電力系統穩定運行的前提是必須存在—個滿足于各個節 點全部約束條件的平衡點,電壓不穩定場景中最重要的一類就是對應于系統參數變化導 致平衡點不再存在的情況。

現在人們已經普遍認識到,電力系統穩定運行的前提是必須存在—個滿足于各個節 點全部約束條件的平衡點,電壓不穩定場景中最重要的一類就是對應于系統參數變化導 致平衡點不再存在的情況。

由于負荷需求平滑緩慢地增加而使負荷特性改變,直至不再 存在與網絡相應曲線的交點從而導致電壓崩潰,固然是其中的一種場景,但事實上,更 為重要的情況是由于大擾動的發生(如大型發電機組和大規模輸電設備的停運等)所引 起,這種大擾動使網絡特性急劇變動,擾動后網絡的特性曲線(如PV曲線)很可能不 再同未改變的負荷的相應特性曲線相交(即失去平衡點),而導致電壓崩潰。

所以由于 大的結構和系統參數的突然變化所引起的不穩定機制是電壓穩定問題研究的一個很重 要且必需關注的因素。 本文基于靜態電壓穩定失穩的機理,對該機理的認識都是針對靜態負荷特性的,它 把系統靜態傳輸所能承受的極限負荷能力作為電壓穩定的臨界狀態,反映的是潮流約束 條件上下界是否越界,無論是Q.U曲線還是P_U曲線解釋,系統在臨界點之前總是有 兩個可行解點,從電壓與功率的變化關系可以看出,只有一個解是可行的,是系統的穩 定運行點;另一個點是不可行的,是系統非穩定運行點。

2004年CIGRE在工作報告中指出‘14]暫態電壓不穩定的主要原因機理是系統由于 擾動后功率傳輸超過輸電線路能力或者輸電線路故障導致系統聯系變弱,或者擾動后感 應電動機不能再加速從而使電動機阻轉。另外一個機理解釋考慮HVDC高壓逆變設備, 當系統的逆變側負荷區域短路容量比較小時,其負荷側的電容補償特性及無功消耗特性 可能使負荷側發生電壓失穩。這是現在廣為接受的機理解釋,但這種機理解釋不能解釋 電壓和功角的關系。 Custem把電壓穩定的短期電壓失穩機理解釋為擾動后系統短期震蕩不穩定或者系 統短期平衡點的失去,但是該觀點不能說明電壓穩定和功角穩定的關系。

段獻忠考慮了網絡的作用,其機理解釋相似于利用感應電動機來解釋電壓穩定,是 基于負荷與網絡特性的相互作用基礎上的[I8]e Overbye的解釋從功角穩定的能量函數角度考慮,包含了中長期電壓穩定問題和暫 態電壓穩定問題,其解釋說暫態電壓穩定類似于功角穩定,中長期電壓穩定是系統負荷 的隨機擾動導致系統逸出勢能阱。該解釋體現了功角穩定和電壓穩定兩者之間的關系, 但在實際應用中無法找到能量函數和能量函數區域[n0 Yorion等建立了中長期、準靜態電壓穩定仿真的理論基礎,提出將奇異動態理論分 為快動態和慢動態。并且指出:在中長期電壓穩定研究中必須考慮電器元件的非線性。

從上面可以看出大多數學者都是從電壓穩定的定義去考慮進行暫態電壓穩定的機 理解釋,側重于電壓與負荷及負荷特性的關系,實際上在暫態過程中除了感應電動機之 外,負荷的動態元件也是很復雜的。但是此文中主要是研究靜態電壓穩定,所以考慮負 荷動態元件的電壓崩潰機理在此不做進一步說明。

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責任編輯:電力交易小郭

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