用电力系统分区方法确定无功源最佳配置地点

北极星电力网技术频道作者:佚名 2007/12/27 18:57:35

关键词: 电力系统用电

用电力系统分区方法确定无功源最佳配置地点胡彩娥,杨仁刚(中国农业大学信息与电气工程学院,北京100083)
　　摘　要:无功功率不能远距离传输，电压/无功是一个局部问题。结合电力系统分区与电压稳定灵敏度分析确定无功电源最佳配置地点的方法，将电力系统分区的思想应用于电力系统无功配置，利用“电气距离”把电力系统分成几个耦合强的小区。该方法使无功电源得到合理的配置，无功补偿分区域平衡。经过仿真计算比较，该方法可找到电力系统无功电源的最佳配置地点，并对提高电力系统的电压稳定性有很好的效果。
　　关键词:电力系统分区;电气距离;无功配置;电压稳定
OptimalAllocationofReactivePowerSourcesUsing
NetworkPartitioningHUCaie,YANGRengang(CollegeofInformationandElectricalEngineering,ChinaAgriculture
University,Beijing100083,China)
　　Abstract:Reactivepowercannotbetransmittedoverlongdistances,voltagestabilityisconsideredasmoreoflocalproblemratherthanasystemglobalproblem.Anewmethodofcombinationnetworkpartitioningandvoltagestabilitysensitivityforoptimalallocationofreactivepowersourcesispresentedinthispapertoenhancevoltagestability.Theconceptofelectricaldistanceisintroducedtopartitionapowernetworkintostronglyconnectedsubnetworks.Byapplyingthisapproach,thereactivepowersourcescanbeallocatedmostreasonably,reactivecompensationbalancesineveryzone.Thesimulationresultsindicatedthatthemethodispracticableandeffectivetoimprovethevoltagestabilityofpowersystems.
　　Keywords:networkpartitioning;electricaldistance;reactiveallocation;voltagestability
1引言
　　电力系统无功优化规划包括两方面的内容：1）确定无功补偿节点；2）确定各个无功补偿节点的补偿容量。系统的经济性及电压稳定性与候选无功补偿节点的选择密切相关，本文主要讨论无功补偿地点的确定，无功补偿容量用改进遗传算法^［^1，2^］计算。
　　无功功率不能远距离传输，电气距离较小的各点间，无功功率供需的相互支援和调节几乎是不可能的，电压/无功控制通常为分级/分区控制［4_~9］。电力系统无功/电压问题是局部（区域性）问题，通常是某个薄弱区域由于缺少无功支持而发生电压不稳定，如果不及时采取恰当的措施，局部电压不稳定会很快发展为全局电压崩溃事故，所以对电力系统进行合理分区，在每个分区内确定合适的无功补偿节点将会提高电力系统的电压稳定性。
　　本文提出了一种确定候选无功补偿节点的新方法，结合电力系统分区与电压稳定灵敏度分析法确定无功补偿节点。首先引入参数：负荷水平λ，建立扩展潮流方程，求出电压稳定灵敏度，并按照从大到小的顺序进行排序；然后利用“电气距离”进行分区。把此方法应用于IEEE30节点及甘肃金昌地区39节点系统中，可以看出电压质量及电压稳定性都有了提高。2　节点电压稳定的灵敏度排序
　　在常规潮流方程中引入负荷增长水平λ，得到扩展潮流方程^［³^］
　　
　　
式中：V_i为节点i的电压幅值；θ_ij为节点i与节点j之间的相角差；G_ij、B_ij分别为导纳矩阵元素Y_ij的实、虚部；j∈i表示所有节点j与i直接相连；λ为负荷增长水平；P_Li0、Q_Li0、P_Gi0分别为λ=0时节点i的有功、无功负荷、发电机的出力；λ_cr为电压崩溃点的负荷水平；P_Gi(λ)、Q_Gi分别为节点i在负荷增长水平为λ时的发电机有功、无功出力；P_Li(λ)、Q_Li(λ)分别为节点i在负荷水平为λ时的有功、无功负荷。
　　为了描述方便，简化式（1）为
　
　　对式（2）求全导数
　　
　　根据式（3）求出，并从大到小排序，即得到电压稳定的灵敏度排序，最大的节点即为电压稳定最差的点。3　电力系统分区
　　最简单、直观的电力网络分区可以根据地域或电网所属的电力公司来划分，但这样的分区没有考虑系统的电气特性。研究人员提出了各种各样的电网分区方法：文献［5］在基于电气距离概念的向上分级归类的基础上，结合电力系统专家知识对自动分区进行调整和优化；文献［6］从数学优化的角度，提出了一种电网分区的优化模型，使用一种快速的现代启发式优化方法——Tabu搜索法进行电压控制分区。
　　本文考虑了电力网络的拓扑关系，提出了一种新的分区方法。
3.1电气距离
　　当式（1）中的λ=0时，即为常规潮流方程。
　　参照文献［4］，采用某一节点处电压幅值变化ΔV对另一节点处注入无功功率变化ΔQ的灵敏度S_vq来表示两节点间的电气距离。
　　在平衡点处将常规潮流方程线性化（包含PV节点），得到
　　
式中：ΔP、ΔQ分别为节点注入有功功率和无功功率的变化量；Δθ、ΔV分别为节点电压相角和幅值的变化量；J为潮流方程的雅可比矩阵。[1][2][3]下一页

来源：中国电力资料网

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