[電力系統穩態分析] 電力系統穩態分析pdf

發布時間:2019-08-28 01:30:14 來源: 合同范本 點擊:

  摘要:電力系統作為一個強大的多維復雜系統,其穩態分析很重要。近年來,許多大型的電力系統引進了新型的設備,使得電力系統功能提高的同時,也更難控制了。由于電力系統的規模和復雜性都增加了,電力系統安全、經濟、穩定運行的問題更應該得到重視。
  關鍵字:電力系統;穩定性;控制因素
  中圖分類號:F470.6 文獻標識碼:A
  前言
  上世紀20年代以來,許多電力方面的研究者就開始意識到電力系統存在著穩定問題,并且許多研究者開始投入到電力系統的研究中。隨著科技的發展和經濟的進步,電力系統越來越復雜和龐大,電力系統穩定問題也越來越突出,給電力系統的穩定運行帶來困難。
  1.電力系統穩定的定義
  2004年,專家在報告中給出了新的電力系統穩定的定義以及電力系統穩定的分類,報告中對于電力系統穩定定義這樣描述的:電力系統穩定性是指在給定的初始運行方式下,一個電力系統受到物理擾動后仍能夠重新獲得運行平衡點,且在該平衡點大部分系統狀態量都未越限,從而保持系統完整性的能力。并且報告中指出電力系統的穩定分為三大類,分別為電壓穩定、功角穩定和頻率穩定,又由這三大類分成各個方面的子類。
  電力系統的穩定性在整個系統的正常工作中占據非常重要的地位,決定了限制交流遠距離輸電的輸電距離和限制交流電遠距離輸電的輸電能力。除此之外,隨著經濟的發展與科技的進步,城市乃至鄉村的用電量逐漸的增長,從而導致了一些大型的電網其負荷中心的用電容量越來越大,因此長距離的重負荷輸電變得非常普遍。長距離的重負荷輸電導致電力系統的安全運行也出現了很多問題,因此電力系統的穩定性需要進一步加強。
  2.電力系統穩定文類
  2.1功角穩定
  電力系統中的功角穩定是指系統中互聯的同步電機保持同步的能力,電力系統同常見的功角穩定問題主要是缺乏足夠的震蕩阻尼。相對于其他的電力系統穩定研究,專家對于功角穩定的研究起步比較早,因此在研究方法和研究成果上也比較成熟。電力系統穩定中的功角穩定的研究主要是根據同步電機的電力矩變化以及同步電機的特性來找出導致功角不穩定的一些因素,例如同步力矩不足,或者阻尼力矩不足等穩定。功角穩定中出現的主要問題是由缺乏足夠的同步轉矩而導致的靜態穩定和暫態穩定問題,除此之外還有因為缺乏足夠的阻尼轉矩而導致的小干擾穩定和大干擾穩定等問題。
  2.2電壓穩定
  電力系統中的電壓穩定研究比較晚,但是在電力系統穩定中的作用非常重要,近年來也得到許多研究者的重視。電壓穩定性是指在一定的出事運行狀態下,電力系統突然遭受了擾動,但是電力系統的母線能夠維持穩定電壓的能力。根據擾動的大小,電力系統的電壓穩定分為打干擾電壓穩定和小干擾電壓穩定。有關報告中指出,功角穩定和電壓穩定存在著一定的區別,但不是基于有功功率和無功功率之間的若耦合關系,電力系統在重負荷狀態下,功角穩定和電壓穩定都受到擾動前有功和無功潮流影響。
  2.3頻率穩定
  電力系統的頻率穩定也非常重要,一個電力系統的頻率穩定是指電力系統在發生突然的有功功率擾動后,電力系統不發生頻率崩潰,并且系統的頻率能夠保持或者恢復到允許的頻率范圍內的能力。電力系統的頻率穩定主要用于研究 電力系統的低頻減載配置的有效性和合理性,除此之外還研究電力系統的旋轉備用容量以及計算機與電網的協調問題。
  電力系統的發電機組的一次調頻功能關系著電力系統電網的頻率穩定性。近年來,由于城市化與工業化的推進,用電量越來越多,電網的規模也越來越大,因此電力系統的發電機組的一次調頻功能非常重要。為了滿足近年來電力需求的增長,使得電力系統穩定安全運行,需要加強調速系統的管理,制定電網頻率調整策略來提高電力系統的頻率穩定性。
  3.電力系統穩定性的研究現狀
  上個世紀20年代以來,許多電力方面的研究者就開始意識到電力系統穩定性存在著不少的問題,并且著手研究電力系統的安全穩定運行等重要方面。近年來,由于經濟的發展和科技的進步,城市化及工業化都有了很大程度的發展,因此電力系統的安全穩定運行變得尤其重要。由于近年來用電量的增大,電網的規模也越來越大,電力系統失穩而出現的事故也頻頻發生,這些事故不僅危害了人身安全,也造成了巨大的經濟損失和社會影響,因此,有更多的學者投入到電力系統穩定性的研究當中。對于電力系統問題的研究,功角穩定研究起步比較早,研究相對成熟一些,電壓穩定研究起步比較晚,但是近年來也受到了各國學者的高度重視。
  4.電力系統穩定控制對象
  4.1發電機勵磁
  發電機勵磁控制的主要任務就是維持發電機或者其他控制點的電壓在給定的水平上以及提高電力系統運行的穩定性,因此發電機勵磁控制有兩個目標:改善系統的穩定性和滿足發電機機端電壓的調節特性,其中系統的穩定性主要是指功角穩定。發電機勵磁控制的這兩個目標是互相矛盾的,因此大多數非線性勵磁控制器在發揮作用時以控制發電機的功角為主來提高電力系統的穩定性。
  在電力系統穩定運行中,發電機勵磁控制作為一種經濟、有效的穩定控制措施受到廣大電力研究者的關注。同步發電機的勵磁控制器單元的工作原理如下:檢測同步發電機的電壓、功率、電流等狀態量,然后按照標準的控制規律對勵磁功率單元發出一定的控制信號,再通過控制勵磁功率單元的輸出來實現對勵磁系統的控制功能。
  4.2負荷頻率
  一個電力系統的負荷不是靜止的,而是經常變化的,但是電力系統在運行時要保證功率的傳輸質量,因此依靠電力系統的頻率對發電機負荷進行控制是非常有必要的。電力系統在正常運行時,一般不會有太大的負荷變化,僅會遭受比較小的負荷變化,所以在研究負荷頻率時可以用線性模型來模擬電力系統的運行狀態。有資料提出了一些關于電力系統負荷頻率的研究,提出一種控制器叫做魯棒負荷頻率控制器,并且將這種控制器運用在電力系統中用來確保穩定。魯棒控制器在電力系統的負荷頻率控制中,適用于處理小參數不確定性,而自適應控制則用于處理大參數不確定性,因此負荷頻率的控制進一步提高了參數不確定性的范圍。
  4.3 FACTS控制
  柔性交流輸電系統(FACTS)是用于描述一些基于大功率電力電子器件的控制器,這種控制器應用最新的電子發展技術和現代控制技術對電力系統的參數和電力系統的網絡結構進行有效的控制,并且有助于實現輸送功率的合理分配,降低輸送過程中的功率損耗和發電成本,大幅度地提高了電力系統的穩定性。電力系統依靠這樣的控制器,不僅能夠提高整個電網的功率傳輸能力,而且能夠使得電力系統更容易控制。
  4.4原動機汽門/水門
  近年來,在電力系統的穩定性研究中,原動機的研究也逐漸豐富起來,其中,原動機的“調速”系統發生了很大的改進。先前的原動機多數采用機械液壓式“調速”系統,自從原動機改成了電液式“調速”系統,原動機的傳動方式也發生了很大的改變。電液式“調速”系統的原動機,通過汽門/水門對原動機的轉矩進行控制,能夠有效地改善電力系統的穩定水平。
  5.結語
  在現代化的工業發展中,電力系統作為一個多維、多目標、關聯性和分散性都較大的復雜系統,其安全穩定運行非常重要。在研究電力系統穩定工作時,必須對電力系統內部的結構及工作原理掌握深刻,更要對各種控制器的工作原理及注意事項了解全面,運用多種穩定控制方法,使得電力系統的安全穩定的運行。
  參考文獻:
  [1]國家電網公司.國家電網公司電力系統安全穩定計算規定[Z].北京:國家電網公司,2006.
  [2]孫華東,湯涌,馬世英.電力系統穩定的定義與分類述評[J].電網技術,2006,30(17):31-35.

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