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含源负荷中心的小干扰电压稳定性分析

作　者: 牛强
导　师: 杨浩
学　校: 重庆大学
专　业: 电气工程
关键词: 综合负荷模型小电源小干扰电压稳定雅可比矩阵模态分析法
分类号: TM712
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

防止电压失稳是电力系统安全稳定运行的一个重要方面。随着工业的发展,居民生活水平的提高,负荷中心变得的日益集中,远方大型发电厂的电能通过高压输电线路送入负荷中心,使得电力系统的重负荷中心电压稳定问题日趋严重。因此有必要研究负荷母线上的电压稳定性,从理论上分析电压失稳机理,研究适合于在线应用的电压稳定指标,为电网在线监测、预防和校正控制提供理论依据,避免恶性电压崩溃事故发生,并为采用合理的提高电压稳定措施提供技术指导。我国电力系统负荷中心中存在大量的小火电、燃机电厂、小水电、自备电厂、风电、基于虚拟同步发电机思想的逆变并网电源等,它们距离负荷中心很近,发出的电能不经远距离传输就直接送入生产生活区。运行方式采用机组直接与负荷母线联网运行或组成微电网再通过联络线与负荷母线联网运行。这些种类的电厂中,不同的机组类型对电压稳定起着不同的影响。针对当前电压稳定分析未考虑负荷中心的小电源,本文提出采用包含小电源的综合负荷模型分析负荷中心母线上的电压稳定,对含源负荷中心的小干扰电压稳定性进行了系统的理论分析和深入研究。重点研究了负荷中心包含同步发电机的小干扰电压稳定分析的模型和方法,提出了适合在线应用的快速判断动态小干扰电压稳定的指标。本文对负荷中心小电源为同步发电机的情况,进行了以下几个方面的研究:①建立了用于分析负荷中心包含同步发电机的动态小干扰电压稳定的数学模型,分析了同步发电机对描述系统状态方程的动态化潮流雅可比矩阵特征值的影响,并与负荷中心无同步发电机参与运行时的状况进行了对比。②利用模态分析法得到了表征小干扰电压稳定程度的指标。③研究了负荷中心机组调节系统的部分参数变化对小干扰电压稳定指标的影响以及负荷中心小电源的投运对P/V曲线的影响。论文通过典型算例和实际电网进行了仿真,仿真结果表明负荷中心小电源投运提高了母线的电压稳定性,当仅改变调速系统的放大系数对提高电压稳定没作用,稳定指标随着励磁放大系数的提高而提高,高励磁放大系数可以获得较好的稳定指标,但需要较大的无功储备。从仿真的P/V曲线可以看出,小电源的投运,P/V曲线向右移动,从负荷消耗相同功率的角度来看,母线可以维持更高的电压水平;从维持相同母线电压水平的角度来看,负荷可以安全的消耗更多的功率。

全文目录

中文摘要  3-4
英文摘要  4-8
1 绪论  8-17
  1.1 电压稳定研究的背景和意义  8-10
  1.2 电压稳定研究的历史和现状  10
  1.3 电压稳定的定义和分类  10-13
  1.4 负荷模型的定义与负荷模型的应用  13-16
    1.4.1 负荷模型的定义与负荷建模  13-15
    1.4.2 负荷的时变性问题  15
    1.4.3 负荷模型的应用  15-16
  1.5 本文的主要工作  16-17
2 电压稳定分析与负荷建模的方法  17-32
  2.1 电压稳定分析的方法  17-23
    2.1.1 静态分析方法  17-21
    2.1.2 动态分析方法  21-23
  2.2 负荷模型的分类与负荷建模的方法  23-31
    2.2.1 静态负荷模型  23-24
    2.2.2 机理动态负荷模型  24-25
    2.2.3 考虑小电源的综合负荷模型  25-26
    2.2.4 综合负荷模型建模方法  26-31
  2.3 本章小结  31-32
3 含源负荷中心的小干扰电压稳定性分析  32-46
  3.1 短期电压失稳的机理  32-33
  3.2 负荷中心不含小电源的小干扰电压稳定分析模型  33-38
    3.2.1 负荷节点P/V 曲线的求取  33-34
    3.2.2 动态小干扰电压稳定分析  34-38
  3.3 负荷中心含小电源的小干扰电压稳定分析  38-45
    3.3.1 负荷中心含小电源的系统等值电路  38-41
    3.3.2 系统的微分代数方程组  41-42
    3.3.3 全系统线性化的微分方程和代数方程  42-43
    3.3.4 小干扰电压稳定分析  43-45
  3.4 本章小结  45-46
4 含源负荷中心的小干扰电压稳定指标  46-57
  4.1 静态小干扰电压稳定指标  47-50
    4.1.1 基于潮流多解法的电压稳定指标  47-48
    4.1.2 基于潮流雅可比矩阵最小奇异值的指标  48
    4.1.3 基于最大传输极限的指标  48-49
    4.1.4 基于局部量测量的指标  49-50
  4.2 三阶感应电动机模型下获得的小干扰电压稳定指标  50-51
  4.3 一阶感应电动机模型下获得的小干扰电压稳定指标  51-52
  4.4 模态分析法获得的电压稳定指标  52-55
    4.4.1 模态分析法  52-54
    4.4.2 小干扰电压稳定指标  54-55
  4.5 机组调节系统对电压稳定指标的影响  55-56
    4.5.1 电压调节器放大系数对稳定指标的影响  55
    4.5.2 功率调节器放大系数对稳定指标的影响  55-56
  4.6 本章小结  56-57
5 算例仿真  57-60
  5.1 负荷中心小电源对电压稳定指标的影响  57-58
  5.2 负荷中心小电源对P/V 曲线的影响  58-59
  5.3 本章小结  59-60
6 总结与展望  60-62
致谢  62-63
参考文献  63-68
附录  68
  A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录  68

含源负荷中心的小干扰电压稳定性分析

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