交直流并联输电系统动态安全域及其临界割集表示

网络结构对电力系统的暂态稳定性具有至关重要的影响,多机系统的失稳模式在网络上通常以临界割集的方式来体现。如何有效地评价网络结构的作用、正确地分析和识别扰动后网络中的临界割集、发现网络中潜在的薄弱环节,对系统的规划和运行具有十分重要的意义。电力系统动态安全域是定义在事故前注入功率空间上的集合,当系统运行点位于其中时,对于给定事故,系统不会失去暂态稳定。相对于传统的“逐点”分析的动态安全评估方法,动态安全域由于其在安全性监视、评估与最优控制方面的优越性而逐渐被人们所接受和重视。本文以电力系统实用动态安全域(PDSR)理论为基础,对电力网络的临界割集进行系统而深入的研究,主要工作内容如下: 1.以电力系统结构保留模型为基础,运用矩阵理论,从理论上严格证明了暂态功角稳定不稳定平衡点(UEP)类型与临界割集数量的对应关系,并将该结论推广到更复杂的电力系统结构保留模型。以此为依据给出了修正的割集稳定准则,消除了原准则由于假设系统为两群失稳模式而引起的保守性。 2.在充分考虑系统暂态过程中直流系统的动态响应的基础上,将直流系统作合理等值,对交直流系统注入功率空间上的动态安全域的微分拓扑性质进行了理论分析。利用数值仿真方法对交直流并联输电系统各种暂态功角稳定场景一一进行研究,在发电机节点的有功功率、电压幅值,负荷节点的有功功率、无功功率和直流传输功率构成的积空间上,考察保证暂态功角稳定性的交直流并联输电系统PDSR边界的特性,分析不同直流控制方式、负荷模型对交直流并联输电系统PDSR边界的影响。 3.以交流系统PDSR、交直流并联输电系统PDSR为基础,利用暂态功角稳定UEP类型与临界割集数量的对应关系,分别推导出交流系统和交直流并联输电系统临界割集功率传输极限(PTLCC)的表达式,提出了单一预想事故和多预想事故下求解考虑暂态功角稳定约束的PTLCC的最大化问题和考虑暂态功角稳定约束的发电经济调度问题的数学模型以及求解方法。PDSR的引入使得上述问题转化为线性规划问题,计算速度快,能够实现在线应用。已利用实际电力系统验证上述方法的有效性。