不同负荷模型对电压稳定分析的影响研究

IEEE动态委员会在1990年的报告中，将电压稳定性定义为“系统维持电压的能力，当负荷导纳增大时，负荷功率随之增大，并且功率的电压是能控的”。电压崩溃是指由于电压不稳定所导致的系统内大面积、大幅度的电压下降的过程。
CIGRE于1993年把电压稳定研究分为静态电压稳定与动态电压稳定，又进一步将动态电压稳定分为小扰动电压稳定、暂态电压稳定和动态电压稳定。CIGRE一方面将小扰动电压稳定定义为负荷电压接近于扰动前平衡点的电压值，将电压不稳定定义为扰动后有平衡点，但电压过低的情况；另一方面却又认为电压不稳定性和电压崩溃两个术语可以交换代用。
电压稳定定义的多样性也说明了当前电力系统工程界对电压稳定的认识存在差异，从另一方表明电压稳定研究的迫切性。
1.2.2
关于电压稳定问题的分类，普遍认识是，按时间框架分，可分为短期、中长期；按扰动类型分，可分为小扰动和大扰动。
短期电压稳定通常认为与感应马达、FACTS元件及HVDC等快速响应特性有关。短期电压崩溃是指电力系统发生故障或其它类型的大扰动后，伴随系统事故过程中发电机之间的相对摇摆，某些负荷母线电压发生不可逆转的突然下降的失稳过程，而此时系统发电机之间的相对摇摆可能并未超出电力系统功角失稳的范围。
Firstly, this paper introduces the definition and classification of voltage stability, summarized the various factors affecting the voltage stability, load according to the power system, the equivalent model of the various load.
本文主要研究不同负荷模型对电压稳定分析的影响，应用不同的负荷模型进行电力系统仿真或计算分析。
首先，本文介绍了电压稳定的含义与分类，总结了电压稳定性的各种影响因素，针对电力系统的各种负荷，介绍其各种负荷等值模型。
其次，本文针对不同负荷等值模型，利用电力系统连续潮流程序，求解不同负荷模型节点的潮流解，通过对比分析研究不同负荷模型对电压稳定的影响。
中长期电压失稳过程可能由于缓慢的负荷增长引起，也有可能是发生在故障扰动后的恢复过程，与动态元件的调节过程有关。中长期的电压失稳过程并不一定出现暂态电压波动越限的情况，扰动后的暂态电压恢复水平也较高，但当系统无功补偿和储备不足时，伴随着动态调节元件动作，如带负荷调压变压器（OLTC）、发电机励磁电流限制及负荷本身的动态恢复特性，会使系统过渡到不稳定平衡点，最终导致电压失稳。
Key words:Power System, Voltage Stability,Load Model,Continuation Power Flow
第一章
1.1
随着世界经济技术的不断发展，电力与人类的关系越来越密切，己成为社会发展不可缺少的动力源泉。近几十年来，为了更合理利用能源、提高经济效益、保护环境，国内外电力系统日益向大机组、大电网、超高压和远距离输电方向发展。与此同时，现有的电力设备正在承担着越来越重的负荷需要，发、输电设施的使用强度日益接近其极限值，这在很大程度上增加了维持系统电压稳定的难度。
从本世纪七十年代开始,在世界上很多国家的大电网内部相继发生了多起由于电压稳定问题而导致的电力系统崩溃的事故。如：1996年7月2日中午13时25分，美国西部电力系统发生电压崩溃事故，经3小时才恢复正常，系统中受到停电影响的用户高达200万户。2003年8月28日傍晚，英国首都伦敦和英格兰东南部部分地区发生两个多小时的重大停电事故。伦敦近三分之二的地铁和部分列车停运，大约1800趟列车班次受影响，一度有25万人被困在地铁中。2003年9月28日，意大利全国大部分地区同时停电，致使民航、铁路运输中断。据有关人士透露，这次供电中断可能是由于从法国输往意大利境内的电网线路出现故障所致。这些恶性事故的严重后果不但使科学工作者认识到了电压稳定性分析的重要性,也使电压稳定性分析引起了电力界的广泛关注。电压稳定问题成为电力系统稳定问题研究中的一个热点问题。
我国电力系统已经进入大电网、超高压、大机组、远距离的时代，东北和华电联网后，电网的稳定问题再一次成为焦点。随着现代电力系统的飞速发展,由于系统互连在经济上越发具有吸引力，电网规模日益巨大，结构越来越复杂，使稳定问题的复杂性变得更加突出，维持系统电压稳定的难度也逐渐增加。因此，借鉴国外恶性电压崩溃事故和我国某些局部电网中发生电压失稳的经验教训，加强电压稳定性及其相关问题的基础性和应用性研究，具有特别重要的意义。
最后，对于本文研究的ZIP负荷模型，利用连续潮流法对IEEE30节点系统进行仿真分析，重点研究ZIP负荷模型对电压稳定性所产生的影响。得出随着恒功率负荷的减少，恒阻抗负荷的增大，电压水平有所提高。所以对于负荷模型的选择是十分重要的。
关键词：电力系统；电压稳定；负荷模型；连续潮流法
Abstract
At present, the realization of the Internet in different extent, the continuous expansion of network scale, load level increasing, at the same time, voltage sensitive loads is also increasing, the load center load of more rapid growth. Because the power system without powerorvoltage control ability is insufficient, at different levels can lead to voltage instability and voltage collapse occur more and more regularly, its influence is big, huge economic losses, serious social influence, is an urgent problem to be solved for the safe operation of the power system. Voltage instability or collapse accident will threaten the secure and stable operation of power system, therefore the influence of different load models on voltage stability is important.
本科毕业设计（论文）说明书
不同负荷模型对电压稳定分析的影响研究
学院电气工程学院
专业班级09电气工程及其自动化（2）班
学生姓名江惠莎
学生学号************
指导教师王志强副教授杜芸强助教
提交日期2013年05月20日
摘要
目前，各国电网在不同程度上实现了互联，电网规模不断扩大，负荷水平日益加重，同时电压敏感负荷也不断增多，负荷中心负荷增长更迅速。由于电力系统无功/电压控制能力不足，在不同程度上会导致电压失稳/崩溃事故的频繁发生，其影响面大，经济损失巨大，社会影响严重，是电力系统安全运行的一个亟待解决的问题。电压失稳/崩溃事故将威胁着整个电网安全稳定运行，因此研究不同负荷模型对电压稳定性的电压稳定性分析方法可以分为四类：静态分析方法、动态分析方法、非线性动力学方法和概率分析方法。下面简要的加以介绍。
a.静态分析方法
静态分析方法理论上认为电压稳定是一个潮流方程是否存在可行解的问题，因而把临界潮流解看作是电压稳定的极限；另一方面也由于静态分析技术比较成熟，易于给出电压稳定裕度指标及其对状态量的灵敏度信息。随着研究的深入，逐渐发展了静态电压稳定分析方法的不同分支，主要有平衡点的存在性分析、电压稳定裕度指标算法研究等。其中平衡点的存在是静态电压稳定分析的基础。而电压稳定指标的研究主要包括确定临界点的性质和特征及研究临界点的计算方法。静态分析方法因其所关注的小干扰稳定特性不同而有不同的方法，主要包括：奇异值分析法、模式分析法、潮流多解法、可行解域方法、灵敏度分析法、最大功率法、最近崩溃点法、扩展潮流方法等。
Finally, for the ZIP load model in this paper, by using the continuous flow method on the simulation analysis of IEEE30 system, focused on the effects of ZIP load model on the voltage stability. The reduction of constant power, constant increase of load impedance, voltage and improve the level of. So it is very important for the load model selection.
大扰动电压稳定指系统在遭受大的扰动，如系统短路、切机、线路故障后，保持电压稳定的能力。它由系统和负荷特性以及两者间连续和不连续控制及保护的相互作用所决定。判断大扰动电压稳定性，需要在一段时间内考虑电力系统的非线性响应特性，研究的时间从几秒至几十分钟。
小干扰电压稳定指系统在遭受小的扰动如系统负荷增加后保持电压稳定的能力。它受负荷特性以及给定时间内的连续和不连续控制作用的影响。分析这类电压稳定时，进行适当的假设，系统方程能被线性化，因而可以通过灵敏度计算确定影响电压稳定的因素。但是，线性化无法计及诸如OLTC（死区、不连续性、延时）的非线性影响，因此，应当使用线性和非线性相结合的分析方法进行补充。
1.2
1.2.1
关于电压稳定性的定义至今还存在分歧。P.Kundur将电压稳定性定义为“电力系统在正常运行或经受扰动后维持所有节点电压为可接受值的能力”；而电压失稳是指“扰动引起的持续且不可控制的电压下降过程”，至于电压崩溃则是指“伴随电压失稳的一系列事件导致系统的部分电压低到不可接受的过程”。C.W.Taylor将电压失稳定义为“电压稳定的丧失，导致电压逐步衰减的过程”，而电压崩溃则为“故障或扰动后节点电压值已超出了可接受的范围”。