电力系统电压稳定的研究1毕业论文设计

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毕 业 设 计

学生姓名 系 (部) 专题

业 目

学

号

机电工程系 电气自动化技术 电力系统电压稳定的研究

（姓 名） （专业技术职称学位） 指导教师

2011年

2

摘 要：电力系统是一个具有高度非线性的复杂系统，随着电力工业发展和商业化运营，电网规模不断扩大，对电力系统稳定性要求也越来越高。在现代大型电力系统中，电压不稳定电压崩溃事故已成为电力系统丧失稳定性的一个重要方面。因此，对电压稳定性问题进行深入研究，仍然是电力系统工作者面临的一项重要任务。

从国内外一些大的电力系统事故的分析来看，发生电压崩溃的一个主要原因就是无法预计负荷增长或事故发生后可能导致的电压失稳的程度和范围，难以拟定预防和校正的具体措施。所以，我们有必要在负荷模型基础上考虑采用更好的方法来进行电压稳定性评的研究。

关键词：电力系统，电压崩溃，电压失稳，稳定性

Abstract：Power system is a scale constantly expanding, network, the power system

stability requirements is also large power system, voltage instability of the voltage of power system of stability important aspect. therefore, the voltage stability problems and in-depth study is still the power systems are faced with an important task. From the basis of better ways to make a stability assessment study.

Keywords：Power systems,Voltage collapse,In a voltage,Stability

目录

1前言 .................................................. 4 1.1 电压稳定性及其类型 ..................................... 4 1.2 电压稳定的研究内容 ..................................... 6 1.3 电压稳定的研究展望 ..................................... 7 2 电压稳定的研究方法 ........................................ 7 2.1 静态分析方法 ............................................ 7 2.1.1灵敏度分析法 ........................................... 7 2.1.2特征值分析法、模态分析法和奇异值分解法 ................. 7 2.1.3连续潮流法 ............................................. 8 2.1.4非线性规划法 ........................................... 8 2.1.5零特征根法 ............................................. 8 2.2 动态分析方法 ............................................ 9 2.2.1小干扰分析法 ........................................... 9 2.2.2大干扰分析法 ........................................... 9 2.2.3非线性动力学方法 ....................................... 9 2.2.4电压稳定的概率分析 .................................... 10 3 负荷模型的结构 .......................................... 10 3.１ 静态负荷模型 .......................................... 10 3.1.1指数负荷模型 .......................................... 10 3.1.2多项式负荷模型 ........................................ 11 3.1.3与频率有关的负荷模型 .................................. 11 3.2 动态负荷模型 ........................................... 11 3.2.1机理式模型 ............................................ 11 3.2.2传递函数形式的负荷模型 ................................ 14 3.2.3差分方程形式的负荷模型 ................................ 14 3.3非机理式模型 ............................................ 14 3．4负荷导纳模型法的原理简述 ............................... 14 4 电力系统的潮流计算方法 .................................. 16 4.1节点类型 ................................................ 16 4.2待求量 .................................................. 17 4.3导纳矩阵 ................................................ 17 4.4潮流方程 ................................................ 18 4.5牛顿—拉夫逊算法 ........................................ 18 结 论 ..................................................... 20 致 谢 ..................................................... 21

参考文献 ................................................... 22

1前言

电力系统是一个复杂的大规模非线性动态系统，其稳定性研究一直是电力系统规划与运行的重要课题。长期以来，无论是经典的还是现代的电力系统稳定性理论及其分析方法，其关注的重点均为系统的角度稳定性，尤其是集中在系统受到大的扰动或故障冲击后其暂态行为特征方面。对这一问题的机理，人们已有了较清楚的认识，并发展出一套完备的分析方法和控制措施。

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[1]，造成了巨大的经济损失和严重的社会影响。我国虽然还没有发生过大范围的恶性电压崩溃事故，但电压失稳引起的局部停电事故却时有发生，例如1972年7月27日湖北电网、1973年7月12日大连电网[2]等。这些事故的发生使人们对长期被忽视的电压稳定问题投以极大的关注，认识到了电压稳定性的研究对确保电力系统安全可靠的运行具有重要意义。由此，电压稳定的研究开始逐渐进入电力工业界和学术界的视野，研究成果不断涌现。

近年来，随着电力工业的发展，电力系统规模日益扩大，逐步进入高电压、大机组、大电网时代，同时伴随电力改革和电力市场的实践，长线路、重负荷及无功储备不足的特征逐渐突出，系统的电压安全裕度倾向于越来越小，使电力系统常常运行在稳定的边界；而目前系统运行操作人员并不能准确掌握系统的电压安全状态。所以事故发生时，缺乏足够的安全信息来采取相应的措施，导致了事故的扩大。

从国内外一些大的电力系统事故的分析来看，发生电压崩溃的一个主要原因就是无法预计负荷增长或事故发生后可能导致的电压不稳定崩溃的程度和范围，难以拟定预防和校正的具体措施。此外，电力系统还具有许多固有特性，如：(1)系统的运行结构调整频繁，运行工况不断变化；(2)负荷波动，谐波干扰以及随机扰动难以估计；(3)规模庞大，维数高，控制分散性强，完整的运行信息难以获取；(4)存在饱和、死区、限幅等强非线性因素；(5)时变性强，对控制速度要求很高。这些特性使建立电力系统的精确模型变得极为困难，而且即使建立了较精确的数学模型，其结构也过于复杂，难以实现快速有效的实时控制。因此，实时在线评估电力系统电压安全、预测电压崩溃是十分重要的。

然而，对于电力系统这样一个存在着大量非线性关系的动态大系统来说，传统的控制、诊断、保护、预测、评估等方式已不再能完全适应这种发展的需要。同时由于在线计算量的增加，难以满足实时性的要求，这就需要寻求更好的适于非线性系统的方法。神经网络能够充分逼近复杂的非线性映射关系，能够学习和适应不确定系统的动态特性，具有较强的鲁棒性和容错性。神经网络的这些特点使其成为非线性系统建模与评估的重要方法。 另一方面，以往的工业实践都是采用确定性方法进行电压稳定性评估，这是在电力系统传统垄断结构下常用的方法。它是按照“最严重事故决策标准”来获得某一特定状态下的系统安全状态，分析的结果过于保守，付出了较大的经济代价。随着电网互联的发展，控制的日益复杂，以及电力市场环境下能量交易量和不确定性的增加，概率性估计方法和准则可能成为必需。而神经网络模型正是通过学习、培训建立概率性模型，更能适应现今电力系统的需要，因此具有广阔的研究前景和应用价值。

1.1 电压稳定性及其类型

电力系统的稳定性是在远距离输送大功率负荷情况下突出的问题。在初期的电力系统

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