电力系统电压稳定分析和控制研究

论文摘要

电力系统正在向大电网、高电压和远距离输电发展,这对合理利用能源、提高经济效益具有重要的意义,但同时也给电力系统的安全运行带来了一些新的问题。随着近年来一系列电压崩溃事故的发生,电压稳定问题近年来已成为热点问题。 本文在回顾和归纳现有的电压稳定分析理论的基础上,主要讨论了两方面的问题:一,电力系统微分代数方程的奇异诱导分岔（Singularity Induced Bifurcation,SIB）;二,改善系统电压稳定性的发电机高压母线电压控制（High Side Voltage Control,HSVC）。 1、在简要介绍奇异诱导分岔概念的基础上,利用分岔理论,针对一个单机-单负荷简单系统,探讨了励磁放大倍数、电压控制点和励磁顶值等励磁参数对奇异诱导分岔点的影响。 2、提出了以与代数方程雅可比矩阵Dyg的零特征值相对应的左特征向量判断最近SIB发生方向的方法,据此调整系统的运行方式,可以使系统有效地避免这类分岔的发生。 3、从理论上在对变压器阻抗的补偿作用和对系统阻尼的改善两个方面,论证了高压侧电压控制对单机—无穷大系统静态和动态稳定性的影响,并与机端电压控制作了比较。理论分析表明,在重负载下,高压侧电压控制在改善系统的动态特性、提高系统的静态稳定极限方面都明显优于机端电压控制。 4、从简化的发电机模型出发,应用特征根方法分析HSVC对单机-恒功率负荷系统电压稳定性的影响。随后,从HSVC对升压变压器电抗的补偿作用的角度,对这种改善作用的机理进行了解释。通过一个多机系统算例的时域仿真验证了分析的正确性。 5、简要讨论了高压侧电压控制设计时应注意的过电压问题、同一母线下

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 电压稳定领域研究现状
• 1.2.1 静态电压稳定
• 1.2.2 动态电压稳定
• 1.3 本文工作
• 第2章 电压稳定静态分析
• 2.1 电力系统基本模型
• 2.2 奇异值分析法
• 2.2.1 奇异值分析理论
• 2.2.2 奇异值理论在电压稳定分析中的应用
• 2.3 灵敏度分析法
• 2.3.1 灵敏度指标分类及其物理意义
• 2.3.2 灵敏度分析方法的数学模型
• 2.3.3 灵敏度分析方法的应用
• 2.4 裕度指标分析法
• 2.4.1 裕度指标定义
• 2.4.2 裕度指标的算法简介
• 2.5 电压稳定静态安全指标的等价性
• 2.5.1 简单系统中静态电压稳定安全指标的等价性
• 2.5.2 复杂系统中静态电压稳定安全指标的等价性
• 2.6 本章小结
• 第3章 电力系统的奇异诱导分岔和电压稳定
• 3.1 奇异诱导分岔的基本概念与奇异诱导分岔点的搜索
• 3.1.1 SIB的基本概念
• 3.1.2 奇异诱导分岔定理
• 3.2 励磁参数对奇异诱导分岔的影响
• 3.2.1 单机-单负荷系统模型
• 3.2.2 励磁参数对奇异诱导分岔点的影响
• 3.3 预防奇异诱导分岔的控制措施
• 3.3.1 奇异诱导分岔的防范措施
• 3.3.2 具体算例
• 3.4 本章小结
• 第4章 发电机高压侧电压控制
• 4.1 高压侧电压控制简介
• 4.1.1 控制信号的取得
• 4.1.2 高压侧电压控制的各种应用
• 4.2 高压侧电压控制应用简介
• 4.2.1 日本应用的 PSVR系统
• 4.2.2 意大利的 REPORT系统
• 4.3 高压侧电压控制对功角稳定性的影响
• 4.3.1 高压侧电压控制对变压器电抗的补偿作用
• 4.3.2 高压侧电压控制对小干扰稳定的影响
• 4.4 高压侧电压控制对电压稳定性的影响
• 4.4.1 系统模型
• 4.4.2 特征值分析
• 4.4.3 仿真算例分析
• 4.5 设计和应用高压侧电压控制应注意的问题
• 4.5.1 过电压问题
• 4.5.2 同一母线下发电机间的无功分配
• 4.5.3 高压侧电压控制和有载调压变压器的配合使用
• 4.6 本章小结
• 总结和展望
• 参考文献
• 附录
• 附录1 7节点算例
• 附录2 IEEE14节点算例
• 附录3 IEEE30节点算例
• 攻读学位期间完成的学术论文
• 致谢