不同负荷模型对电压稳定分析的影响研究

随着我国“西电东送,南北互供”电力系统联网格局的逐步形成,联合电网呈现出了更为复杂的动态行为,电压稳定破坏对社会和国民经济所产生的负面影响也将更为巨大。以往对电压稳定性评估大多采用静态分析方法,系统的动态环节被大量简化,因此得到的结论与实际必然存在一定偏差。相对于已取得较大发展的发电机和输电网络的数学模型,负荷建模则发展较慢,有些不相匹配。Taylor C.W.曾指出,电压稳定性问题实质上是负荷稳定性问题。可见,负荷模型在电压稳定性研究中的重要地位。应用不同的负荷模型进行电力系统仿真或计算分析,所得的结果也不同,有时误差会很大,因此,探讨不同负荷模型在电压稳定性研究中的影响非常重要。 本文应用非线性动力学的分岔理论,充分考虑电力系统的动态特性,对动态电力系统电压稳定分析中的鞍结分岔现象进行了重点研究,此外还对Hopf分岔进行了初步的探索研究,主要进行了以下工作: 1.首先以一个单机单负荷的简单系统为例,利用连续潮流法和分岔理论研究系统的静态负荷模型和动态负荷模型对系统电压稳定性的影响。就电压稳定性而言,恒功率型较恒电流型负荷更易失去稳定性,而一般恒阻抗型负荷不存在电压稳定性问题;而采用电动机机械暂态模型与机电暂态模型描述负荷时,鞍结分岔点非常相近。 2.以新英格兰10机39节点复杂系统为例进行分析,发现当负荷模型为恒阻抗型时,也会发生鞍结分岔现象,只是其负荷极限值比恒功率和恒电流更大,临界电压更低。在负荷模型中,恒阻抗型负荷占系统总负荷比例越大,系统电压稳定裕度就越大;而恒功率负荷所占比例越大则系统稳定性就越差。 3.以WSCC 3机9节点系统为例,利用连续潮流法和分岔理论研究综合负荷模型对系统电压稳定性的影响。综合负荷模型中,模型不同部分对电压稳定分析的影响各不相同。在负荷母线增加无功补偿,可以增大负荷裕度,提高系统稳定极限,并能提高稳定运行平衡点的电压水平;负荷组成中,动态成分即感应电动机所占比率越大,负荷极限值越小,极限点的电压值越低,所得的分析结果越保守;静态模型组成的影响随着其在综合模型中所占比重的增大而变大,同时也可使系统稳定运行平衡点的电压水平提高。 4.在以上研究的基础上,加入了发电机动态特性,在应用分岔理论分析时,除发生鞍结分岔之外,还搜索到了Hopf分岔点,此时,系统发生振荡失稳。采用合适的无功补偿,可以使系统不稳定区域减小、消失或逐渐下移至PV曲线的下部,从而使系统的稳定运行域增大;负荷中感应电动机比率越大,会使负荷裕度减小、Hopf分岔点和不稳定区域上移,系统越容易失稳。 5.在本文的仿真计算中编制的所有计算程序,便于修改各种参数及进行扩展改进,具有一定的实用性。