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随着电网结构日趋复杂,以及大规模风电机组的不断并网,电力系统的电压稳定性受到了影响。因此,需采用合理的电压监控手段来保证电网的安全稳定运行。电压分区作为电压控制的重要手段,能将系统划分为若干个具有电压稳定性的区域。传统的电压控制区域划分过程较为繁复,并且缺少考虑扰动对分区产生的影响。因此,本文基于系统节点与各电压控制区域(Voltage Control Area,VCA)的电压耦合性,对电压控制分区方法进行了综合研究,具体工作包括以下几个方面:
电压控制分区模型通常指系统的电压灵敏度与电气距离,传统的电压控制分区模型仅考虑了无功功率对电压分区的影响,不能全面考虑机组出力对分区的影响。因此,本文提出了一种包含有功功率的电压控制分区模型。首先,通过牛顿-拉夫逊法潮流计算得到雅可比矩阵,基于功率与节点电压的耦合性综合选取无功功率和有功功率对电压幅差的偏导元素,构建负荷节点的灵敏度结构。其次,将灵敏度映射为负荷节点的电气距离矩阵,以离差平方和(Ward)距离,采用凝聚的层次聚类算法进行PQ节点分区。最后,根据无功源控制空间的思想,利用逐次递归法进行PV节点归并,实现全网分区。
在以上研究工作的基础上,考虑到分区结果会随风电出力的波动而改变,提出了一种利用断线分析改善分区稳定性的方法。以各VCA之间的耦合性为基础,对区域边界支路进行断线分析,并且根据断线前后电压变化的相似程度进行边界节点的修正分区,得到较稳定的分区结果。
文中的分区模型能够体现由于风电机组有功出力的变化,适用于风电接入下的电压控制分区研究。文中提出的断线分析方法,能够修正区域内电压变化不一致的边界节点,得到区域电压解耦程度较高的分区结果。文章综合考虑了节点功率和电压的耦合性,区域边界的解耦程度,为系统稳定、准确分区提供了条件。通过对IEEE39节点系统仿真分析,验证了所提方法的合理性和有效性。
电压控制分区模型通常指系统的电压灵敏度与电气距离,传统的电压控制分区模型仅考虑了无功功率对电压分区的影响,不能全面考虑机组出力对分区的影响。因此,本文提出了一种包含有功功率的电压控制分区模型。首先,通过牛顿-拉夫逊法潮流计算得到雅可比矩阵,基于功率与节点电压的耦合性综合选取无功功率和有功功率对电压幅差的偏导元素,构建负荷节点的灵敏度结构。其次,将灵敏度映射为负荷节点的电气距离矩阵,以离差平方和(Ward)距离,采用凝聚的层次聚类算法进行PQ节点分区。最后,根据无功源控制空间的思想,利用逐次递归法进行PV节点归并,实现全网分区。
在以上研究工作的基础上,考虑到分区结果会随风电出力的波动而改变,提出了一种利用断线分析改善分区稳定性的方法。以各VCA之间的耦合性为基础,对区域边界支路进行断线分析,并且根据断线前后电压变化的相似程度进行边界节点的修正分区,得到较稳定的分区结果。
文中的分区模型能够体现由于风电机组有功出力的变化,适用于风电接入下的电压控制分区研究。文中提出的断线分析方法,能够修正区域内电压变化不一致的边界节点,得到区域电压解耦程度较高的分区结果。文章综合考虑了节点功率和电压的耦合性,区域边界的解耦程度,为系统稳定、准确分区提供了条件。通过对IEEE39节点系统仿真分析,验证了所提方法的合理性和有效性。