基于面向節點跟蹤等值的靜態電壓穩定性分析

趙麗娜

摘 要：文章基于負荷阻抗模值與從負荷點向網絡看進去的戴維南等效阻抗之間的關系進行靜態電壓穩定的分析。由于電網的非線性，隨運行工作點的變化戴維南等值阻抗大小不是一成不變的。文章基于電路基本原理，建立從某一負荷節點向網絡看進去的戴維南等值參數與節點電壓之間的關系表達式，借助最大功率傳輸定理，在運行工作點及其鄰域點基于潮流計算的運行參數，建立估計戴維南等值參數的比函數，在角差偏移約束條件下，跟蹤運行點求得等值阻抗進而估計電壓穩定裕度較小的弱節點，算例驗證了該方法的有效性。

關鍵詞：跟蹤等值；比函數；最優搜索；電壓穩定

中圖分類號：TM744 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2013）20-0011-02

電力系統電壓的崩潰通常發生在高度緊張的電力系統中，當負荷攀升使系統功率難以保持平衡時，最終將導致電壓失穩。電壓崩潰首先是從電壓穩定裕度較小的弱節點開始的，因此確定網絡的重負荷弱節點，是電壓安全性評估的重要組成部分，確定了電壓穩定裕度低的弱節點，可以在負荷攀升的過程中采取相應的措施是防止電壓崩潰。阻抗模值分析是判斷符合節點穩定程度的簡單方法，起源于交流電路最大功率傳輸定理，利用節點向網絡看進去的戴維南等效阻抗與節點負荷阻抗之間的大小關系確定穩定裕度。由于電網的非線性從某一節點向網絡看進去的（面向節點的）等效阻抗隨運行工況變化并不是一成不變的，本文提出一種跟隨運行工作點變化的跟蹤等值估計電網的等效阻抗的方法，判斷電網的重負荷弱節點，估計網絡的靜態電壓穩定性。

1 跟蹤等值的數學模型

1.1 等值電路及等值參數

對于任何復雜的系統，都可以從某負荷節點向系統看進去用一個等值的電動勢與阻抗串聯的等效電路表示，如圖1所示。

圖1中A點是網絡中某負荷節點，在某一運行工況下，從該負荷節點向交流電網看進去的等值參數為等電勢Eeq、等值阻抗ZThev、等值阻抗角？準eq。根據電路基本理論關系建立負荷消耗的有功功率P和無功功率Q與等值參數以及負荷節點的電壓V之間的關系表達式為：

由于電網的非線性，交流電網的戴維南等值參數只能在運行工作點的極小范圍內考慮為常數，結合公式（6）和（7）在運行工作點及其鄰域建立估計電網等值參數的數學模型。

1.2 比函數的建立和極小化尋優估計法

2 負荷阻抗模值的電壓穩定裕度

根據最大傳輸功率傳輸定理時，當負荷阻抗與戴維南等值阻抗相等，即Zl=ZThev時，達到最大傳輸功率，達到電壓穩定的鄰界點。負荷阻抗Zl由負荷節點電壓和功率可以算出，將系統阻抗分為兩個部分。當負荷變化時，Zl的軌跡也在變化，當它進入等值阻抗圓內時，電壓會不穩定。跟蹤電壓臨界點變成了跟蹤此時的Zl到等值阻抗的距離，以等值阻抗為半徑的圓不是固定不變的，它是我們不關心的部分的等值，里面任何一個變化，就能改變等值阻抗的值。很可能在電壓不穩定時，ZThev圓擴大，Zl向它移動。3 算例分析

4 結 論

電力系統是一個具有高度非線性的復雜系統，電力系統的外部系統等值一直是電力系統的一個重要課題。本文應用了一種面向節點的跟蹤等值方法，分析了電網非線性的影響，具有較好的數值穩定性。

利用面向節點的跟蹤等值方法來分析電壓穩定問題。通過分析電壓穩定裕度，在電壓到來之前，可預先采取一定的措施。

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