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上个世纪七十年代后期以来,世界范围内先后发生了多起由电压崩溃引起的大面积停电事故,造成了巨大的经济损失和严重的社会影响。我国虽然没有发生过大范围的恶性电压崩溃,但由于电网网架结构薄弱,并联电容器使用较多,电压不稳定和电压崩溃出现的条件同样存在。因此开展电力系统静态电压安全评估具有重要的意义。
本论文对电力系统静态电压安全评估所涵盖的系统静态电压安全紧急程度的评估、薄弱节点/节点集的确定、系统载荷能力极限的计算方法和N-1严重预想事故集的选择等内容作了较为深入的研究和探讨,具体内容如下:
(1)首次提出了能够根据电力系统当前运行状态评估静态电压安全紧急程度的预警方法。本文采用模糊聚类方法综合多个由当前运行状态确定的电压稳定指标中携带的信息实现了对系统承受单一节点负荷增长能力的分段标识,将所有载荷节点分为薄弱、较薄弱和非薄弱三个节点群,按预警惯例分别着上红、黄、绿三种预警颜色,并给出各节点群载荷能力的界域。该方法最大的贡献在于突破了不用计算载荷能力就能确定当前静态电压安全紧急程度这个技术难点,与以往评估薄弱节点方法相比还具有可以保证所确定的非薄弱节点群中没有载荷能力较小的节点、能够给出容易转变为薄弱节点的较弱节点群并用黄色预警提醒运行人员特别关注、同时可以获得节点载荷能力界域等优点。
(2)本文首次将TS型模糊逻辑推理系统用于计算电力系统载荷能力极限,构造了适用于电压失控型系统进入紧急状态时计算系统载荷能力极限的TS模糊逻辑推理系统。通过定义能够表征系统载荷能力极限变化的物理量为推理系统的输入变量和确定相应的逻辑规则函数,实现了TS模糊逻辑推理系统输出到电力系统载荷能力极限的映射。本文提出的这种基于TS模糊逻辑推理系统的电力系统载荷能力极限计算方法最大的特点是不用对任何负荷增长模式作计算,仅用当前SCADA系统获得的状态信息就能快速的得到电力系统载荷能力极限。文中对系统拓扑不变化、发生N-1变化和N-2变化分别作了仿真实验,验证了该方法的有效性和计算结果的正确性。
(3)提出了适用于功率阻塞型电力系统系统载荷能力极限计算的直线法,基于前人提出的节点Sm和β指标,本文构造了具有良好线性性的节点型电压稳定指标函数,基于该线性函数采用直线法来估算功率阻塞型系统的载荷能力极限。由于该方法是通过系统电压稳定最薄弱节点的指标函数进行计算的,所以计算速度较快。
(4)本文针对在线预想事故评估快速计算的要求,提出了用于N-1严重预想事故集选择的多行为组合指标法。定义了反映预想事故对系统薄弱节点群电压偏移影响大小的节点电压偏移行为指标、反映预想事故对系统无功储备影响大小的无功储备行为指标和开断支路输送潮流行为指标,再将这三个行为指标的线性组合作为评定预想事故严重程度的多行为组合指标。该方法的优点在于不需要估算事故后的状态信息,由当前系统的运行状态就能将所有N-1预想事故按照对系统电压安全威胁程度的大小顺序排列,大大简化了计算过程。