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交直流混合系统静态电压稳定分析与应用

作　者: 潘保材
导　师: 栾兆文
学　校: 山东大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 交直流混合系统静态电压稳定性连续潮流快速解耦拉格朗日二次插值
分类号: TM712
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

长久以来,电力系统界的专家学者所关注的稳定问题主要是指功角稳定问题,但20世纪70年代,世界范围内发生了多起电压不稳定事故,造成了重大的经济损失和长时间大面积停电,电压稳定性研究也逐渐成为电力工程界的学者和工程师们密切关注的问题,有关电压稳定的研究成果也不断出现,但与电力系统功角稳定的研究相比,电压稳定的研究仍然不够深入。随着电力工业的迅速发展,电力系统的结构日趋复杂,高压直流输电的输送容量占系统总容量的比例也越来越大,但高压直流输电一个很大的缺陷就是换流站需要消耗大量的无功,约为其所输送有功的40%-60%,这使得与直流相连的交流端的电压稳定问题变得日趋严重,尤其是对受端较弱的交流系统,微小的扰动或故障都可能引起换流站交流母线电压的崩溃,因此对交直流混合系统的电压稳定性进行研究是很有必要的。由于直流系统运行和控制方式的多样性,分析交直流混合系统电压稳定的方法比较复杂,目前一般都是把纯交流系统的电压稳定分析方法推广到交直流混合系统中去,但推广的难点在于：随着负荷的加重,换流站交流母线电压不断下降,需要不断地考虑直流系统变量是否越限及控制方式是否需要调整。通常是将交直流混合系统分为交流系统和直流系统两部分分别进行建模分析,由于直流系统的控制方式一旦确定,注入任意一个换流站的功率只与该换流站的交流母线电压幅值和该换流站所处直流系统的其它换流站交流母线电压幅值有关,即直流系统被等效掉了,这样就把交直流混合系统简化为纯交流系统,从而可以利用纯交流系统的方法对其进行各种计算。由于常规连续潮流算法一般是用标准牛拉法进行潮流计算,计算速度较慢,本文提出了一种改进方案,改进方案在初始阶段采用快速解耦法进行计算,能够大大加快计算速度,而且考虑到λ-Ⅴ曲线的拟二次性,在预测环节使用拉格朗日二次插值方法且在校正环节使用局部参数法,这种自动变步长的方法可以解决步长选择问题,能更精确、快速地求得系统的电压稳定极限和网络节点的λ-Ⅴ曲线。实践证明,上述改进方案是有效可行的。最后将改进的连续潮流方法应用于Visual C++6.0开发的一款电力系统电压稳定性分析软件VSAS,针对山东电网运用VSAS进行了简单的电压稳定分析,给出某一重负荷情况下的电压稳定裕度。分析结果表明,济南、潍坊和青岛地区是山东电网电压稳定的薄弱区域,虽然宁东直流输电工程的投运在一定程度上缓解了东部电网的能源紧张问题,但山东电网西电东送的济南-淄博-潍坊-崂山北传输路径的电压稳定情况仍然比较薄弱,所以在坚持电源合理分散、平衡布局原则的基础上,山东电网仍需要大规模的西电东送。

全文目录

摘要  8-10
abstract  10-12
第1章绪论  12-22
  1.1 电压稳定研究的背景及意义  12-13
  1.2 电压稳定的定义及分类  13-15
    1.2.1 电压稳定的定义  13-14
    1.2.2 电压稳定的分类  14-15
  1.3 电压稳定的研究内容和现状  15-20
    1.3.1 静态电压稳定分析方法  16-19
    1.3.2 动态电压稳定分析方法  19-20
  1.4 本文的主要工作  20-22
第2章交直流混合系统电压稳定分析  22-34
  2.1 高压直流输电技术概况  22-23
  2.2 交直流混合系统静态电压稳定研究现状  23-26
    2.2.1 短路比SCR和有效短路比ESCR  23-24
    2.2.2 电压稳定指标VSI  24-25
    2.2.3 控制灵敏度指标CSI  25-26
  2.3 高压直流输电的数学模型  26-30
    2.3.1 换流器的稳态数学模型  27-28
    2.3.2 高压直流输电控制系统  28-30
  2.4 交直流混合系统潮流计算  30-34
    2.4.1 交直流混合系统潮流计算的数学模型  30-31
    2.4.2 交直流混合系统潮流计算的牛顿-拉夫逊法  31-34
第3章连续潮流法分析交直流混合系统静态电压稳定  34-46
  3.1 连续潮流法  34-39
    3.1.1 连续潮流法的基本环节  35
    3.1.2 连续潮流法的基本原理  35-38
    3.1.3 连续潮流法计算步骤  38-39
  3.2 改进连续潮流法分析交直流混合系统静态电压稳定  39-45
    3.2.1 交直流混合系统潮流计算的快速解耦算法  39-40
    3.2.2 在预测环节使用拉格朗日二次插值方法  40-42
    3.2.3 改进连续潮流法计算步骤  42-43
    3.2.4 算例及分析  43-45
  3.3 本章小结  45-46
第4章电力系统电压稳定性分析软件的开发与应用  46-56
  4.1 软件采用的编程语言  46
  4.2 软件的开发  46-49
    4.2.1 软件的运作流程  46-47
    4.2.2 软件各模块功能  47-48
    4.2.3 软件的界面介绍  48-49
  4.3 实际应用  49-53
    4.3.1 山东电网简况  49-50
    4.3.2 基于改进连续潮流方法的山东电网电压稳定性分析  50-53
  4.4 提高电压稳定性的措施  53-55
    4.4.1 发电系统  54
    4.4.2 输电系统  54
    4.4.3 配电与负荷系统  54-55
  4.5 本章小结  55-56
第5章结论及展望  56-58
  5.1 本文总结  56-57
  5.2 今后的工作设想  57-58
参考文献  58-62
致谢  62-63
攻读硕士期间发表过的论文  63-64
学位论文评阅及答辩情况表  64

交直流混合系统静态电压稳定分析与应用

内容摘要

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