電力系統(tǒng)穩(wěn)定性研究理論與方法綜述

電力系統(tǒng)穩(wěn)定性研究理論與方法綜述LT穩(wěn)定，我國行標(biāo)從安全運行的角度定義頻率必須保持或恢復(fù)到允許的范圍內(nèi)。2、電力系統(tǒng)穩(wěn)定性國內(nèi)外研究現(xiàn)狀電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定分析的時域仿真法主要存在兩個缺點：一是計算速度慢，二是不能給出穩(wěn)定裕度，因此人們一直在探索新的暫態(tài)穩(wěn)定分析方法。近二十年，能量函數(shù)法作為一種新的暫態(tài)穩(wěn)定分析法得到了迅速發(fā)展。直接發(fā)是一種通過能量函數(shù)直接分析電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的方法。采用直接法評估系統(tǒng)的穩(wěn)定性不需要對系統(tǒng)進行數(shù)值積分，只需比較故障后系統(tǒng)的初始能量與系統(tǒng)的臨界能量即可。以此直接法不僅可以避免計算量大的數(shù)值積分，還可以給出系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度。隨著國內(nèi)外研究的不斷深入，這種方法已達(dá)到初步實用化。1）國內(nèi)研究進展李雅普諾夫穩(wěn)定性理論是在1892年提出的，1947年Magnusson首次提出應(yīng)用李雅普諾夫能量函數(shù)研究電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定。1958年Aylett提出了用于多機系統(tǒng)的能量積分準(zhǔn)則，1966年Gless和EI-Abiad等人提出不計電網(wǎng)中轉(zhuǎn)移電導(dǎo)的能量函數(shù)。這是用能量函數(shù)研究電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的早期階段。70年代開始，研究采用能量函數(shù)進行穩(wěn)定性直接法分析的論文逐漸增多，初期的研究主要集中于簡歷電力系統(tǒng)能量函數(shù)的方法以及求取不穩(wěn)定平衡點的方法。人們認(rèn)識到要想求出系統(tǒng)所有不穩(wěn)定平衡點很麻煩，于是Pavella等人提出，在故障切除時加速度最大的為不穩(wěn)定平衡點。又有人提出，距離穩(wěn)定平衡點最近的臨界不穩(wěn)定平衡點。但是早期的研究沒有計入轉(zhuǎn)移電導(dǎo)和故障點的作用，所以計算的結(jié)果偏于保守。1987年Kakimoto等人首次提出了勢能界面法，利用持續(xù)故障軌跡求取臨界勢能，從而求得臨界切除時間，省去了求解不穩(wěn)定平衡點的麻煩，使得計算速度加快。但在當(dāng)時，勢能界面法是根據(jù)一些物理概念和經(jīng)驗導(dǎo)出的，沒有嚴(yán)格的數(shù)學(xué)證明。1979年Athay等人提出的能量函數(shù)第一次計入了轉(zhuǎn)移電導(dǎo)和故障地點的作用，使得直接法在克服保守性方面取得了重要突破。80年代以來，電力系統(tǒng)穩(wěn)定性直接法分析的理論和方法得到了進一步發(fā)展。Michel等人提出了單機能量法。Fouad等人在能量修正、能量裕度、求解相關(guān)不穩(wěn)定平衡點等方面做了大量研究工作，進一步豐富和發(fā)展了直接法。2）國內(nèi)研究進展我國電力領(lǐng)域?qū)Ψ€(wěn)定分析直接法的研究大致始于80年代，夏道止和Heydt等人研究了用于在線穩(wěn)定分析分解——聚合法，傅書逷等人研究了PEBS法，倪以信和Fouad等人研究了UEP法的直流輸電模型與勵磁系統(tǒng)模型，薛禹勝和Pavella等人研究了EEAC法等。3、電力系統(tǒng)穩(wěn)定性研究趨勢1）電力市場條件下，電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析隨著電力市場化改革，市場逐漸在資源配置中發(fā)揮主要作用，過去計劃經(jīng)濟時代的電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析方法不再適用于市場經(jīng)濟條件下的穩(wěn)定性分析。電力市場經(jīng)濟穩(wěn)定性問題的特點、模型，及其與電力系統(tǒng)物理穩(wěn)定性的關(guān)系。電力生產(chǎn)和消費必須每時每刻保持平衡，其流通環(huán)節(jié)在物力和技術(shù)上都具有自然壟斷型，但其生產(chǎn)規(guī)模的擴大卻需要很長的時滯。一方面，為了充分利用穩(wěn)定極限輸電能力，并正確地對發(fā)電和輸電投資進行引導(dǎo)，在輸電費中必須考慮物理系統(tǒng)失穩(wěn)的風(fēng)險，從而影響到電力市場經(jīng)濟穩(wěn)定性；另一方面，電力市場通過發(fā)電競爭以及對發(fā)電和輸電的投資影響到電力系統(tǒng)物理穩(wěn)定性。經(jīng)濟領(lǐng)域現(xiàn)有的動態(tài)模型和穩(wěn)定性研究方法都不適用于電力市場，必須重新定義狀態(tài)變量，建立合理的數(shù)學(xué)模型，正確地反映利潤積累、投資行為、可用發(fā)電容量和可用輸電容量的動態(tài)行為，正確地反映電力市場經(jīng)濟動態(tài)與電力系統(tǒng)物力動態(tài)之間的相互影響。市場的各參與者可以在仿真系統(tǒng)提供的平臺上，選用袋鼠方程、微分方程、差分方程，以及只是表達(dá)式來定義交易結(jié)算規(guī)則或各自的博弈策略。2）微網(wǎng)、分布式電源接入對電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響分布式發(fā)電技術(shù)的蓬勃發(fā)展，特別是各種新能源發(fā)電技術(shù)的廣泛應(yīng)用使得現(xiàn)代電力系統(tǒng)進入了一個嶄新的時代。區(qū)別于傳統(tǒng)大電網(wǎng)運行模式，大量分布式電源接入到輸配電網(wǎng)絡(luò)中，其獨特的電源動態(tài)特性、并網(wǎng)運行技術(shù)以及三相不對稱網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)會對電力系統(tǒng)的動態(tài)特性產(chǎn)生顯著影響。3）交直流混合輸電系統(tǒng)穩(wěn)定性分析近年來，國內(nèi)外學(xué)者應(yīng)用自組織臨界理論對連鎖故障及大停電開展了廣泛的研究，取得了很多成果。然而這些研究多基于靜態(tài)模型及純交流系統(tǒng)，沒有考慮直流輸電以及完整的系統(tǒng)動態(tài)特性。一方面，直流輸電對交直流系統(tǒng)自組織臨界性的影響體現(xiàn)為直流運行方式及控制參數(shù)的作用[4]。直流控制使得直流輸電既具有調(diào)節(jié)快速的優(yōu)點，同時也對交流系統(tǒng)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，所以直流控制在直流輸電中屬于核心地位。在正常情況下，直流控制作用體現(xiàn)為直流運行方式的設(shè)置。在非正常情況下，直流控制作用體現(xiàn)為直流控制參數(shù)的整定。不同的直流運行方式及控制參數(shù)對交直流系統(tǒng)自組織臨界性的影響不同，因此為了有效防止大停電，對于直流運行方式及控制參數(shù)的相關(guān)研究很有必要。另一方面，直流輸電對交直流系統(tǒng)自組織臨界性的影響體現(xiàn)為交直流互聯(lián)方式及容量分配的作用。電網(wǎng)互聯(lián)可以取得經(jīng)濟、安全等多項聯(lián)網(wǎng)效益，我國目前正在加快實現(xiàn)全國電網(wǎng)互聯(lián)。由于交流和直流聯(lián)網(wǎng)分別具有各自的優(yōu)勢，因此電網(wǎng)互聯(lián)可以采取多種交直流互聯(lián)方式。對于目前實際應(yīng)用較多的交直流并聯(lián)方式，存在交直流容量分配的問題。不同的交直流互聯(lián)方式及容量分配對交直流系統(tǒng)自組織臨界性的影響不同，因此為了有效防止大停電，對于交直流互聯(lián)方式及容量分配的相關(guān)研究也很有必要。4、總結(jié)隨著時代的進步和技術(shù)的發(fā)展，對電力系統(tǒng)穩(wěn)定性提出了很多新的要求和挑戰(zhàn)。一方面客戶對電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的要求越來越高，促使采用新技術(shù)提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性；另一方面，一些新情況的出線，如分布式發(fā)電和微網(wǎng)的引入，使得電力系統(tǒng)面臨很多新的問題，面對新的問題需要有新方法、新技術(shù)加以解決。參考文獻：[1]屠競哲，交直流電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析和控制相關(guān)問題研究，浙江大學(xué)博士論文，2012.7[2]李剛，程時杰，