电网的分散负荷安全域及其应用(一):电网静态安全的线路负荷安全域

维持多电压等级(简称多级)电网全局电压安全与静态功-角稳定的分散线路功率约束问题,分析困难、现有理论依据不足。研究发现,多级电网的电压幅值呈"锯齿分布"特征,维持全网电压安全水平的关键是限制各线路的压差;前期研究得到的线路负荷安全域,对线路压差约束起主导作用。进一步研究发现,线路的允许压差、负荷安全域大小和域内最大功角,三者对应且近似呈正比关系;无论何种拓扑形式,各级电网中的有功路径最大功角取决于该级电网内的允许压差;但维持允许压差的线路负荷安全域约束,可能导致多级电网有功路径的功角超限,不满足静态功-角稳定的充要条件。故提出了线路负荷安全域的修正方法:如考虑负荷功率因数、采用串联阻抗或分配线路限制压差等方法缩小安全域。验算表明,修正后的线路负荷安全域,在约束安全压差的同时,还可满足多级电网的静态功-角稳定要求。该局部功率约束条件,可广泛应用于全网优化控制、分散安全控制和网架、无功规划等,具有理论和实际价值。

电网的分散负荷安全域及其应用(二):线路静态失稳的边界-本质-形态及负荷安全域的稳定裕度

交流线路承载的静态稳定边界问题一直悬而未决。负荷安全域可约束线路压差、维持多级电网电压安全水平,但稳定裕度未知。传统静态功角稳定与电压稳定的概念、机理及分析方法都不相同。研究发现,针对线路两种静态稳定可形成统一的概念、机理,而全网静态稳定的充要条件是每条支路都满足静态稳定。基于线路的复变量状态方程,得到末端的复功率-电压(即P_(j)-Q_(j)-U_(j))、复功率-功角(即P_(j)-Q_(j)-θ_(ij))的独立方程;通过可解条件分析、偏导证明,得到唯一的P_(j)-Q_(j)稳定边界及其特征,证明两种失稳的同质性;通过解析几何分析,推导U_(j)和θ_(ij)的稳定边界及其特征,得到符合实际情况的失稳形态解释。基于P_(j)-Q_(j)稳定边界,提出线路负荷安全域的稳定裕度指标以及电压安全水平的修正方法。理论验证基于首端参考系线路模型分析的可行性,提出电网上下级拓扑的稳定域匹配方法。最后,基于状态可观性判据、方程独立性以及平衡点生成原理,分析线路功-角特性的局限性。算例表明,所提的稳定边界、稳定域匹配方法都与PSASP程序收敛性结果吻合。在新能源大量接入导致线路潮流波动性大的背景下,该研究更具理论价值及现实意义。