第三章电压稳定的实时监控技术

准稳态方法： 求取动态发展过程中的一系列暂态平衡点， （长期） 来描述系统中长期的运动轨迹，
用来研究动态电压失稳的机理，提出增强系统V稳定性的措施
中长期电压稳定 将暂态和中长期动态过程结合起来 性仿真：
（统一）
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动态电压稳定分析方法
• 小干扰法
概念： 将描述电力系统动态行为的DDAE在运行点出线性化，形成状 态方程，通过研究线性化系统来判断原系统的稳定性特征 作用： 检验机理解释的合理性，分析动态元件在小干扰下对电 压稳定性的影响：
*考虑了负荷静态电压特性的潮流修正方程成为广义潮流雅可比矩阵
8
二、一种实用的静态电压稳定判据
*对一电力网，其节点电压方程
Y11 Y1g Vpq J pq Y Y V J g1 gg pv pv
YV J J 0
消去PV节点
J S /V
1
V2
PL jQL
P2 Q J V 2 2
P P i P is
P PL2 V2 P 2 Q QL2 V2 Q2
P i P L2 P G2 P L2
PL P2
P2 jQ2
P SP J P S PV J PV Q S J S J Q Q QV QV V2 PL Q2 0 S 2 YV1V2 cos V22Y cos j YV1V2 sin V22Y sin J1 P2 Q J 2 3 J 2 V J4 2
第三章 电压稳定的实时监控技术
1
电压监测 电压控制模式和特点 无功稳定的分析方法
2
3
4
电压稳定的控制装置的设计
1
电压和无功技术现状与发展
• 电压监测点 ☆监测电力系统电压值和考核电压质量的节点 *选择的节点应能反映绝大多数受电端用户 的电压质量偏移水平
规定
电压监测点：所有变电所和带县级供电负荷发 电厂10(6)kV母线
进行高斯消去，保留第i个负荷节点，有
(Gii jBii ) Vix Viy (di1 jdi 2 ) Vix Viy J ix jJ iy
2 2 di1 P i / Vi , di 2 Qi / Vi
Vi Vix Viy
Yii Gii jBii
2 2 D di1 jdi 2 di1 P / V , d Q / V i i i2 i i
D
判据的解释： 只要功率与电压平方的比值=
D S V2
*
负荷节点电压稳定的临界值
S V2
*
Dcr Mi D Dcr
静态电压稳 定裕度
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若
D Dcr D Dcr
电压不稳定 电压稳定
Zij Dj
1, i j
0, i j
物理解释： 实用判据等价于导纳模判据
10
实用判据的物理解释
物理解释： 实用判据等价于导纳模判据
对式
Y11 Y 1 g V pq Y Y V g1 gg pv
YV Ji ii i DV i i
J pq Jpv
4
3.3.1 静态电压稳定的分析方法
• 将网络传输极限功率当做静态电压稳定极限状态 • 求解系统在时间序列中的一个断面 *捕捉不同时间框架下沿着时域轨迹系统状态的快照 *假定状态变量微分=0→纯代数方程 • 静态分析主要回答一下问题 ☆系统是否电压稳定？ ☆系统如何接近不稳定？离电压不稳定有多远？ ☆如不稳定，在什么地方会发生不稳定或为什么？
1：负荷节点；g：PV节点
YV S / V 2 J 0


J：负荷节点注入电流；J0：发电机
D S /V 2
YV DV Y 1J 0 Z Y 1 V ZDV ZJ 0
无解
ZD I
静态电压稳定实用判据
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静态电压稳定判据的物理解释
ZD I
对应ZD等于单位矩阵 实际中只要求： 只要某一行或一列或多行多列）的对角元素的值=1， 而其余非对角元素=0 此时： 对应这一行列的负荷节点处于临界状态 实用判据写作：
2 YVV YV 1 2 2 S 2 YV1V2 cos V22Y cos j YV1V2 sin V22Y sin
P2Q27来自*修正方程的结构考虑负荷特性的修正方程 V 0 Z
• 电压稳定分析的发展历程 ☆早期：认为是一个静态问题 *提出：基于潮流方程或扩展潮流方程的方法 ☆用动态观点探讨电压崩溃的机理 *提出：微分-代数方程的研究方法
微分方程组体现系统动态元件的动力学行 为，代数方程反映系统动态元件之间的 相互作用及网络的拓扑约束
☆分岔理论的提出 *沟通了静态分析何动态分析
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动态电压稳定分析方法
• 分岔与混沌理论
分岔的概念： 非线性动力系统的形态在一定的控制参数处会发生 变化，无法将一种流连续的变形为另一种流
静态分岔： 平衡点的数目和稳定性随参数变化而变化
仿真扰动后较短时间，判断补偿元件的投切时刻或甩负荷方法的效果
分类：
动态分岔：
系统结构稳定性的否定，对于结构不稳定的系统， 一个小扰动就可能破坏轨迹的拓扑
Gii B ii
Bii Vix di1 V Gii iy d 2i
整理
di 2 Vix V J i di1 iy
实用判据的简化
Z ii D i
2
1
2 2 2 di2 d G B 1 i2 ii ii
电压质量考核点：具有代表性的用户
2
电压和无功技术现状与发展
• 电压监测点的分类 ☆A类 ☆B类 ☆C类 ☆D类 *变电站110kV母线 *35kV及以上专线供电的用户 *10kV及以上电压供电一般用户，原则上1 点/万kw.h,包含对电压有较高要求的用户 *低压用户：1个点/百台配变
3
3.3 电压稳定的分析方法
V2
PL jQL
Si Vi I i Vi Y ij V j
*
1 Y 1/ Z Z
P2 jQ2
* * * * *对本例 S V I 2 V Y 21 V 1 Y 22 V 2 2 2 2 V2 Y V1 Y V2
定义：
动态电压稳定分析方法
• 动态潮流法
概念： 系统存在功率不平衡情况下得稳态潮流
特点： 不平衡功率在各台发电机之间协调分配，核心是潮流计算和频率计算 方法： 通过每一时步的动态潮流解计算得到某一节点和几个节点 的电压幅值，从而描绘出电压的变化曲线 应用： DTS
评价： 计算快速，但仍基于潮流模型，不能模拟故障后的动态特性
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动态电压稳定分析方法
• 时域仿真方法
作用： 研究动态电压特性的最有效方法
用来认识电压崩溃现象的特征，检验电压失稳机理，给出预防和校正 电压稳定的措施 分类：
多时标仿真： DDAE方程，切除扰动下数值解，即可逐 步求出系统各节点V-T的曲线
（按发生的时 间框架）
（暂态） 仿真扰动后较短时间，判断补偿元件的投切时刻或甩负荷方法的效果
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3.3.1 静态电压稳定的分析方法
• 基本理论是潮流多解和可行解域理论
*通过关注各负荷节点，对每一个负荷节点不断紧张 建立起来判断
*可能曲解了稳定条件
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一、简单系统数学模型及静态电压稳定分析
*节点2的功率方程
P P i P is
*
P i P Gi P Li
* *
V10
Z
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实用判据的物理解释
由前得：
2 2 2 2 2 2 2 di2 d G B d d D G B 1 i2 ii ii i1 i2 cr ii ii
2
2 2 其中： Gii , Bii
是与网络结构有关的，已知的，第i个负荷节点向网络 看进去的等效导纳
变化的
di1 , di 2 反映负荷节点功率和电压的关系，与系统运行有关，D是
局部分岔： 如Hopf分岔、闭轨分岔
整体分岔： 如同宿轨道
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