基于网络阻抗矩阵修正的电压稳定指标快速计算

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随着电力系统电网规模日益变大,系统运行的不安全性也不断增加,近年来全球发生的多起电压崩溃事故给人民生活和经济发展带来了重大影响,电压稳定性问题备受各国关注和重视,因此寻找评价系统电压稳定性的合适指标极其重要。基于线性化网络的电压稳定性指标,通过把电源等效为电压源、负荷等效为电流源,简化内部电力系统。该指标的计算不基于潮流方程,满足计算电压稳定的快速性,但当处于极限时,各节点电压不趋于理论值,不能准确描述电压稳定边界,存在保守性。基于动态等值的阻抗模裕度指标,各节点有严格的电压稳定边界,并能准确评价各节点的电压稳定性,满足计算电压稳定的准确性。但该指标基于潮流方程,在复杂的电力网络中计算工作量大。本文将结合上述两种评价电压稳定性的指标的快速性和准确性特点,提出一种基于网络阻抗矩阵修正的电压稳定性指标快速计算方法。论文的主要工作为:提出简单系统基于动态等值方法的网络阻抗修正的简化方法。对于电力系统中恒定功率模型的负荷,其负荷阻抗是关于节点运行电压的非线性函数,不能直接应用负荷的静态等值阻抗修正系统阻抗矩阵的方法,分析判断系统的节点电压稳定性。本文应用非线性系统动态等值分析方法,证明了可以将系统内部负荷等效为线性化动态等值阻抗,并将动态等值阻抗接入负荷节点,形成修正的网络阻抗矩阵,据此准确判断系统的电压稳定性。分析研究表明,当内部负荷动态等值阻抗等效为静态等值阻抗的相反数时,可不需潮流方程便能快速且准确评价电力系统节点的电压稳定性。提出复杂系统基于网络阻抗矩阵修正的判断电压稳定性的快速计算方法。将节点恒功率负荷等效为动态等值阻抗,并应用阻抗矩阵修正的追加负荷支路方法,形成电压稳定分析计算的网络阻抗矩阵。为了准确判断电压稳定性的状态,提出负荷动态等值阻抗角的逐步修正方法,使负荷动态等值阻抗角和系统戴维南等值阻抗角相等。根据修正的网络阻抗矩阵,可以快速准确计算戴维南等值阻抗,得到电压稳定阻抗模裕度指标。由于应用了非线性电力系统严格的动态等值分析方法,全部负荷的阻抗模裕度均趋向于电压稳定边界的理论值1。同时应用网络阻抗矩阵分析替代潮流方程计算,计算工作量大大减小。仿真计算验证了基于网络阻抗修正的电压稳定快速计算方法可以准确评判各节点的电压稳定边界,依据阻抗模裕度大小能将电压稳定的强弱排序,从而重点监控负荷的薄弱节点,提高整体电压稳定性。
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