电网的分散负荷安全域及其应用(一)：电网静态安全的线路负荷安全域

维持多电压等级(简称多级)电网全局电压安全与静态功–角稳定的分散线路功率约束问题,分析困难、现有理论依据不足。研究发现,多级电网的电压幅值呈"锯齿分布"特征,维持全网电压安全水平的关键是限制各线路的压差;前期研究得到的线路负荷安全域,对线路压差约束起主导作用。进一步研究发现,线路的允许压差、负荷安全域大小和域内最大功角,三者对应且近似呈正比关系;无论何种拓扑形式,各级电网中的有功路径最大功角取决于该级电网内的允许压差;但维持允许压差的线路负荷安全域约束,可能导致多级电网有功路径的功角超限,不满足静态功–角稳定的充要条件。故提出了线路负荷安全域的修正方法:如考虑负荷功率因数、采用串联阻抗或分配线路限制压差等方法缩小安全域。验算表明,修正后的线路负荷安全域,在约束安全压差的同时,还可满足多级电网的静态功–角稳定要求。该局部功率约束条件,可广泛应用于全网优化控制、分散安全控制和网架、无功规划等,具有理论和实际价值。     

大电网静态稳定主导模式在线判别方法研究

随着可再生能源的大规模并网,电网源侧状态随机性增强,可能导致源侧静态功角失稳或负荷侧静态电压失稳,在线识别出电网静态失稳的主导模式对安全防控具有重要的指导意义。为此,首先基于两节点系统推导源侧和负荷侧的功率极限,以此建立统一量纲的源侧功角稳定裕度和负荷侧电压稳定裕度指标。然后,将原有面向负荷节点戴维南等值方法扩展至电源节点,完善了戴维南等值参数辨识方法的适用范围,为量化对比分析静态稳定的功角因素和电压因素提供了新的思路。最后,比较系统运行中2个裕度指标的变化态势,确定稳定的主导模式,并用仿真算例验证了所提稳定主导模式识别方法的有效性。     

山东电网区域负荷裕度分析

运用区域负荷裕度判别法研究了2008年基本运行方式下山东电网的静态电压稳定性,定义了区域有功负荷裕度指标,并就山东电网500kV交流线路N-1开断对该指标的影响进行了敏感性分析。结果表明,区域负荷裕度适于作为静态电压稳定的安全指标;东部青岛、潍坊、烟台、威海重负荷区域负荷裕度较小,是静态电压安全的较薄弱区域;影响负荷裕度较大的关键线路是500KV西电东送通道及西电送出通道。分析结果对山东电网运行能起到指导作用。     

静态电压稳定域的三维可视化技术

近年来对静态电压稳定域的研究表明其边界可在较大范围内以超平面的形式近似拟合,在三维空间中体现为一个空间平面,该结论降低了实现静态电压稳定域可视化的难度.文章利用上述研究成果依据同一断面上不同线路的电压稳定严重程度对其进行排序,以OpenGL为图形开发工具开发了静态电压稳定域的三维可视化系统.该系统已在河南电网投入使用,可帮助调度人员在线监视与评估不同运行工况和不同负荷增长方式下的电网电压稳定裕度.     

基于电压水平约束的电网负荷安全域

电压的稳定极限随运行状态变化,且远低于正常运行时的安全水平。因此,分析基于电压安全水平约束的节点负荷安全域,以便将各节点负荷和无功补偿限制在该域内,保持电网电压安全,将更具实际意义。基于戴维南等值模型的分析发现,的确存在这样的负荷安全域。故基于线路模型、参数和额定电压值,分析得到了线路两端的负荷安全域,即偏心圆弧与P、Q正轴围成的区域;通过变压器两侧线路负荷安全域的匹配,可得到电网各节点的负荷安全域;通过变比调节,可调整低压侧线路两端的负荷安全域;无功补偿则视为负荷调节,以适应高压侧线路末端的负荷安全域。算例分析验证了该负荷安全域思路的可行性。该研究对配电网运行与无功规划具有实际意义。     

宁夏电网安全域分析系统

宁夏电网安全域分析系统基于安全域分析理论,对电网运行状态做出整体判断,综合分析电网静态电压安全裕度、关键断面热稳评估以及割集电压安全域。对电网能量管理系统（EMS）的N-1分析、安全稳定预警及辅助决策等高级应用系统进行了有益互补。     

电压安全域的最小负荷裕度计算

为了评估系统电压稳定性,提出电压安全域的最小负荷裕度算法.该方法在压缩网络的基础上利用降阶雅可比矩阵最小特征模式的参与因子得到最薄弱的负荷节点.利用矩阵部分求逆算法得到对薄弱负荷节点电压灵敏度最小的发电机节点,并将其作为新增负荷的功率平衡节点,利用选出的最薄弱负荷节点和发电机节点形成初始的功率增长方向,通过连续潮流算法得到电压安全域的最小负荷裕度.无功不足引起电压崩溃这一重要因素在算法中得以体现.通过IEEE多个算例仿真以及与相关文献算例结果对比验证了所提出算法的正确性和有效性.     

广东电网区域负荷裕度分析

运用区域负荷裕度判别法研究了2005年丰大基本运行方式下广东电网的静态电压稳定性,定义了区域有功负荷裕度指标,并就广东电网500kV交流线路N?1开断、直流系统停运对该指标的影响进行了敏感性分析。结果表明,区域负荷裕度适于作为静态电压稳定的安全指标;珠江三角洲重负荷区域和粤东地区负荷裕度小,是静态电压安全的薄弱区域;影响负荷裕度较大的关键线路是西电馈入广东的联络线以及沙鹏线、岭东线、东惠线;直流系统停运导致负荷裕度下降较大,其中贵广直流系统产生的影响最大,天广和三广直流系统次之。运行人员应重点监控以上薄弱区域和关键线路。     

750 kV串补投产后对青海电网安全稳定性的影响

西北电网75 0 kV联络二通道柴达木—海西—日月山串补工程投运后,亟需探明青海电网的安全稳定特性变化趋势及机理。基于EEAC理论分析串补投运前青海电网典型失稳模式的主导因素,指出串补投运前由西北一通道故障导致青海电网失稳模式并非典型意义上的暂态失稳。通过分析送受端联络线的电流、有功功率以及功角差变化关系,指出在故障发生后,联络线两侧电网功角摆开较小时,受端电网先发生了不可逆的电压崩溃,导致受端电网机组加速并最终功角失步,而串补接入送受端联络线可提高电压失稳“拐点”裕度,改善电压稳定特性。仿真结果表明,串补投运后,所在750 kV联网通道静稳极限可提高21%,青海海西新能源送出能力最大可提升80万kW。     

功率圆确定稳定约束的可用输电能力分析

提出一种考虑功角和电压稳定约束计算可用输电能力的新方法。针对功角和电压稳定约束表达复杂的问题,首先基于功率圆推导出线路传输有功功率极限值,分析表明,当电力系统发生功角失稳或电压失稳前,输电网络中至少有1条线路输送的有功功率达到其传输有功功率极限。因此,用线路传输有功功率极限近似简洁地表达这2种复杂约束的方法,建立考虑功角和电压稳定约束的可用输电能力新模型。运用逐点线性化方法实现问题求解。算例仿真与分析的结果表明该文的方法有效、可行。     

不同负荷模型对安徽电网稳定的影响

目前安徽电网较多使用静态负荷模型,然而在系统发生大扰动(如三相短路故障等)时,使用纯静态负荷模型显得过于粗略.选取4种负荷模型--纯静态负荷模型、纯感应电动机负荷模型、典型参数综合负荷模型、某地区实测负荷模型,对实际电网进行大量仿真,结果显示不同负荷模型对线路功率和发电机功角都有较大影响.进一步分析不同负荷模型对安徽电网暂态电压稳定的影响,实测负荷模型不仅能够描述短路时电动机负荷向系统倒送无功的物理现象,同时它的静特性部分在故障清除后还起到了无功补偿的作用,有利于系统的稳定;而纯感应电动机模型在故障清除后,由于电压过低需要从电网吸收大量的无功功率,这会导致电网电压不断降低以至暂态电压失稳,不利于系统稳定.     

一种基于连续潮流的在线静态稳定综合评估方法

基于负荷裕度计算的电力系统静态电压稳定评估已经成为现代能量管理系统中的一个基本任务。传统方法大多没有考虑负荷的静态电压特性,没有计及有载调压变压器分接头与并联电容器的自动投切、低压减载等动作的作用,也没有计及线路热约束及其继电保护动作造成的开断对于负荷裕度的影响。因此,电压稳定评估得出的功率裕度与实际脱节,无法满足安全预警与预防控制的需求。文中提出一种基于连续潮流技术的在线静态稳定综合评估方法,计及了负荷的静态电压特性,考虑了自动装置和线路保护动作的作用。对中国某省网系统的实际应用表明,该方法比传统方法更具有实用价值。     

静态功角稳定和静态电压稳定判据比较分析

指出用传统的静态功角稳定的静态稳定储备系数评估系统静态功角稳定性的不足在于其过于乐观,并容易造成认识上的误区;静态功角稳定和电压稳定的极限均是求取系统潮流的极限值,但静态功角稳定的推导是建立在单机无穷大系统基础上,静态电压稳定的推导则是建立在电源电压恒定的基础上。从电能物理传输原理上对静态功角稳定判据和静态电压稳定判据进行了推导,从而纠正了由于2个不同假设条件推导出的静态电压稳定和静态功角稳定判据的不足,得出了统一的结论。指出通常当线路两端相位差在45°以内时失稳是静态电压稳定失稳,而超过45°是静态功角稳定失稳;传输感性无功功率影响系统的静态功角稳定,将造成系统静态功角稳定的下降和传输功率的下降,而传输容性无功功率正好相反。     

静态电压稳定域边界的二次近似分析

提出基于隐函数求导法的注入空间静态电压稳定域和实用静态电压稳定域边界的二次近似算法。与现有的电压稳定域边界的线性近似方法相比,该方法能在大范围内更加精确地逼近稳定域边界,并能确定电压稳定域边界的凸凹性。进一步,利用状态变量对于参数变量的二次偏导数,给出线路空间中稳定域边界二次近似的解析表达式,进而得到割集空间中电压稳定域边界二次近似的解析表达式。据此可实现静态电压稳定域的可视化,并可指导电力系统的安全运行。IEEE-9和IEEE-39 节点系统仿真验证了所提出算法的有效性。     

电压稳定功率裕度的动态校核

介绍了上海电网电压稳定功率裕度指标,探索了电压稳定裕度指标的时域仿真校核方法.一系列基于PSASP的时域仿真校核表明,当系统运行在PV曲线的极限点时,电力系统可能体现出电压稳定和暂态功角稳定交互作用的特性.在极限运行点和其它的负荷水平下,仿真了电动机低压释放和低压减载对电压稳定的影响.     

基于静态安全域的交直流混联大电网关键线路辨识

特高压直流输电系统的相继投运导致电力系统运行特性改变,交直流混联大电网的薄弱环节将出现变化。为辨识出交直流混联电网中的关键线路,避免大停电事故的发生,提出一种基于静态安全域的交直流混联电网关键线路辨识方法。采用静态安全域分析方法构建交直流混联电力系统的静态安全域,考虑交流线路潮流越限与直流逆变站闭锁判据,结合支路潮流模型,提出适用于交直流混联电力系统的静态安全裕度计算方法。以静态安全裕度为指标,给出交直流混联电力系统的关键线路辨识流程。最后使用江西电网实际电力系统进行仿真分析,结果验证了所提方法的合理性和有效性。     

交直流混合系统负荷功率裕度分析

定义了区域有功负荷裕度指标．运用该指标研究了给定负荷增长方式下2005年广东实际交直流电网的静态电压稳定状况，结果表明，珠江三角洲重负荷区域、粤东地区负荷裕度小，是静态电压稳定薄弱区域。针对给定负荷增长方式确定系统负荷功率极限结果偏乐观的缺陷．提出了交直流混合系统最临近负荷功率极限算法．采用交直流潮流交替迭代方法．同时可计及稳态时直流不同控制方式和换流站无功补偿对功率裕度的影响。算例分析表明．该算法能方便地计算交直流混合系统在最恶化负荷增长方向下的负荷功率裕度。     

动态负荷模型比例对电网稳定性影响分析

综合负荷模型对电力系统的暂态稳定性具有复杂的影响。以河南电网为例,采用暂态安全定量分析软件FASTEST计算了不同动态负荷模型比例时的暂态功角稳定裕度和临界切除时间。仿真计算表明动态负荷模型比例的调整会引起电网失稳模式的变化,且在不同失稳模式下,其对电网稳定性的影响不同。因此不应脱离具体情况泛论动态负荷模型对稳定性的影响。     

动态负荷模型比例对电网稳定性影响分析

综合负荷模型对电力系统的暂态稳定性具有复杂的影响.以河南电网为例,采用暂态安全定量分析软件FASTEST计算了不同动态负荷模型比例时的暂态功角稳定裕度和临界切除时间.仿真计算表明动态负荷模型比例的调整会引起电网失稳模式的变化,且在不同失稳模式下,其对电网稳定性的影响不同.因此不应脱离具体情况泛论动态负荷模型对稳定性的影响.     

基于主动响应负荷电压调节的预防控制策略

特高压交直流输电和可再生能源发电的增加使得电力系统复杂程度加深,特别是特高压直流输电的容量巨大,一旦发生直流闭锁故障,受端电网发生严重功率缺额,将给电网的安全稳定运行带来巨大冲击,常规处理措施则会切除大量负荷,造成重大经济损失。而采取适当的措施进行预防控制则可以增加电网的稳定裕度,减轻发生故障时电网的压力。文章基于主动响应负荷的分类定义,根据电压响应型负荷的ZIP模型说明其电压特性,然后通过OLTC调压手段,结合负荷主动响应的特性,提出基于主动响应负荷电压调节的预防控制策略,提高静态电压值,从而可以有效的降低事故发生的可能,并在发生事故后,提高暂态电压裕度,从而减少需要切除负荷的量。在河南算例中的仿真结果表明了该策略的有效性。