处于扩展模型基础之上的潮流电力系统的稳定性探讨

2013-11-08张宇

中国新技术新产品 2013年12期

张宇

（四川省电力公司广安电业局，四川广安 638000）

随着社会经济的迅速发展，国内外用电量规模不断扩大。电力系统电压稳定性分析是目前具有讨论性的话题，有时候经常大停电，这很明显的说明了电力系统运行不稳定。一种追踪系统PV 曲线的判断方法以扩展模型为基础，采用新型的计算方法，能够直接处理电机的电流流动速度。潮流模型在电力电流运算中的精确度不够导致电压运行不稳定或是出现事故的危险，因此采用的是连续潮流的方法在此基础上进行改进，把其中比较重要的步骤选用合理的方程进行求解计算，保证计算结果精确度，提高运算效率，保证电力系统稳定性增强。

1 电力系统模型

电力系统的新型求解法中采用的连续潮流模型方法、线性规划法等方法已经被广泛的研究或是应用。扩展潮流模型的算法中将传统的潮流模型优点基于一身，再此基础上创新出一种比较优越的符合当前社会电力系统电压稳定性测定或是运算的功能。文章中提出的是在扩展潮流模型的基础上改进的连续潮流法对电驴里系统的电压进行计算分析。

关于m 个发电机和n 个节点的电力系统一般采用的计算方程式：

X=F（X,Y,λ,U）0=G（X,Y,λ,U）方程式中的X 表示的是电力系统中状态变量向量，Y 是代数变量向量，U 是控制设定值向量。其中F 主要描述的是电力系统中同步发电机、负荷频率和负荷动态的特性以及电压控制系统的变化情况，G 是传统的潮流模型方程，λ 是代表负荷水平的参数值变化。扩展潮流模型方程中的U 是给定的控制向量，它随着λ 负荷参数的变化而变化。为了保证稳定性分析分准确性系统中的给出了计算平衡点运算方程：

0=F（X,Y,λ，U）0=G（X,Y,λ,U）

这是扩展潮流方程的第二种计算方程式。

2 电力系统电压稳定性计算改进的方法

2.1 发电机约束条件的解决方法

运用扩展潮流模型改进方法中的连续潮流求解系统PV 曲线能够确定电压崩溃点，但是发电机的约束条件处理方法比较复杂也是目前对电力系统稳定性研究中的关键问题。图1 和图2 中是发电机电子功率和转子电流约束的系统控制线路图。

图1

图2

发电机的电子有功功率是通过调速器对条件进行约束，如果电速器的值达到最大时，就需要调速器的保持输出的最大值不变。转子电流约束采用的是AVR，在保证稳定状态的AVR 输出电压正比与转子电流时，就要求忽略励磁系统中的饱和作用，此时转子电流的输出值能够达到最大，AVR 的输出值就保持不变，达到的也是最大输出值。传统潮流模型中电压稳定性分析和运算时根据AVR 的输出值变化而对潮流迭代进行调整，保持输出值不变并达到最大值状态。传统的定子电流约束处理方法能够保证定子电流在潮流计算中最大值不超越约束限制，如果对PV 曲线进行完整的描述是很难的，因此其计算出的精确度也达不到要求，在电压稳定性方面还存在一定的问题。下图中的a 代表的运行开始点，并随着负荷电流的增加其系统就会到达b 点,Gì 定子电流极限。

图3

图3 中这些带你和曲线就是PV 形成曲线，可以看出每条曲线上都有一点，这个点代表的是发电机Gì 定子电流的极限位置。这种PV 曲线的在连续潮流计算方法中存在一定的困难，发电机的定子电流达到极限时，其他曲线上的定在电流潮流解和另一个定子电流潮流解所处的位置不在同一点曲线上。图中的曲线1 和2这种情况使得潮流不易于崩溃点进行处理，同时也会出现新的解而且参数值还要小于已经求出的负荷参数值，使得求出的PV 曲线不光滑。图中的曲线3 所对应的潮流解，也是难以分别出此点是否为分岔点，求出的最大负荷参数值所对应的点也是无法利用潮流进行求解。

由于传统的潮流求解存在的问题，难以使电力系统中的电压电流稳定运行，因而在此基础上提出了一种新型的定在电流约束的方法。如上图所示，当发电机定子电流到达极限位置时，就可以利用PV曲线方程直接在曲线b 位置上的曲线上进行，能够快速的描述出PV 曲线的并求出崩溃点，其精确度比较高。主要求解过程中要保持定子电流输出不变，此时发电机Gì 给系统输入有功和无功，并应用相关计算方程来代替其解，新的潮流房中的带球变量就不存在了，从而增加了该发电机的电压和电流夹角的新变量。

2.2 分岔点识别

上述的曲线图中的分岔点是当系统中的状态变量发生了变化并达到了极限而引起的。如图4 中初始点a 运行开始并并负荷增加时，达到b 点就会出现分岔点，发电机的各种运行状态已经达到了约束点位置，此时就改变了潮流方程，其中某一状态的变量也已经达到了极限。而b点潮流方程雅客比矩形在潮流方程前后无变化的情况下也发生了改变，其变化后b 点就位于β 恒等于潮流方程雅客比矩形极限值描绘出的PV 曲线下半支。此时PV 曲线的追踪过程是ab 到bc，将PV 曲线进行改变之后的追踪方向为cbd 并在b发生分岔。