电力系统电压稳定分析和动态负荷建模

电　力　系　统　自　动　化

1999年10月　　　　　　　　　　　　　　第23卷　第19期

AutomationofElectricPowerSystems

25

电力系统电压稳定分析和动态负荷建模

段献忠　包黎昕

(华中理工大学电力工程系　430074　武汉)

摘　要　对电压稳定与负荷动态的关系进行了分析,强调了负荷动态在电压稳定问题中的重要作用,指出建立恰当的负荷模型是电压稳定分析走向成熟的关键。对电压稳定负荷建模研究现状进行了总结与评述,并对电压稳定负荷建模研究中的无功平衡、状态变量的选取、OLTC和用电设备动态的关系、慢动态与快动态的描述、新型无功功率补偿和其他电力电子装置对负荷建模的影响及负荷动态的平衡关系等几个关键问题进行了讨论。关键词　电压稳定　负荷建模　动态特性分类号　TM712　TM74

0　引言

近年来,随着电压稳定研究的深入,动态负荷建模问题进一步引起了研究者的重视。普遍认为,负荷的动态作用对电压稳定具有重要影响。因此,如何建立和选择适用于电压稳定分析的动态负荷模型,是动态电压稳定研究的关键。本文对与电压稳定相关的动态负荷建模问题进行了回顾和总结,同时,对一些关键的问题进行了讨论。

1　电压稳定与负荷动态的关系

在电压稳定问题动态方面的研究受到重视以来[1～5],普遍把电压失稳归结为负荷动态特性、有载调压变压器(OLTC)动态特性和发电机组励磁系统的最大电流限制的作用。许多文献从这3类元件的动态特性出发,对电压失稳的机理进行了解释。这些研究工作分为两大类。一类从三者的综合作用来解释电压失稳,最典型的代表是:在电力系统发生扰动以后,因为发电机励磁系统的调压作用和电压下降后负荷需求的减少,系统能够保持电压稳定,尔后,OLTC的连续调节使负荷电压和功率得到恢复,同时使OLTC原方电压下降,电流上升,导致发电机无功功率越限,发电机无功功率越限的连锁反应使负荷电压急剧下降。但是这一类认识停留在感性阶段,且其中因素太多,在工程应用中难以形成明确的判据和清晰的概念。另一类从单个元件的动态特性出发,在特定条件下构造出了电压失稳的过程,如

负荷失稳、励磁越限连锁动作OLTC负调压作用、

1999207207收稿。

国家自然科学基金资助项目(59807004)。

等。这些研究工作大多意义明确,但因为考虑因素不

全面,与工程实际情况有比较大的差距。以OLTC的负调压作用为例,Y.Sekine明确提出了这一概念,但是后来的研究表明,在存在纯快速动态负荷的情况下,OLTC的负调压作用总是在负荷失稳之后发生[6]。进一步的研究又表明,在存在比例较大的静态负荷且系统无功不足的情况下,OLTC的负调压作用可能先于负荷失稳发生,存在先慢后快的失稳模式。但是在工程实际中的价值,还有待进一步的研究。由此可见,电压稳定动态方面的研究还很不充分。只有当电压失稳的动态机理得到解决,电压稳定研究才能进入成熟的发展时期。在早期的研究中,作者从功角稳定的类比出发,认为只要是稳定问题,便存在与之相联系的平衡关系,且往往是两种不同物理形态之间的平衡关系,从而提出了一种电压稳定的机理解释,把电压失稳归之为负荷为维持有功功率平衡而自动调节其等效导纳的特性和网络输送能力的有限性[2]。现在看来,可以把概念拓宽一些,应该把所有可能形成正反馈机制,导致电压不断下降的因素都与电压失稳联系起来。尽管负荷、OLTC和发电机励磁越限三者作用的研究还没有公认的结论,但是有一点是明确的,即动态负荷在电压稳定问题中发挥着重要作用。不管哪种因素引起的电压失稳,负荷失稳都伴随其中,建立恰当的负荷模型是电压稳定分析走向成熟的关键。目前电压稳定研究中受到重视的负荷动态特性有以下3个方面:

a1随着负荷母线电压下降,负荷从系统吸收的无功功率反而增加的特性会恶化系统的区域无功平衡状况,形成导致电压下降的正反馈机制。

b1动态负荷有功率恢复特性,即在电压下降以后,各类负荷的有功功率和无功功率会以或快或慢

第1页下一页