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。

线路输电能力与静态电压崩溃的关系研究

为了更好地利用线路的输电能力监测系统的静态电压稳定性,本文研究了静态电压崩溃与线路最大有功传输极限间的关系。首先分析了当系统输电容量变化时线路传输的有功功率在其功率圆图上的变化轨迹;然后从线路有功传输极限的角度揭示了系统静态鞍结分岔发生的条件并解释了极限诱导分岔为何在重负荷条件下更容易发生。通过New-England 39节点系统和东北网639节点系统验证了本文提出的静态电压崩溃与线路有功传输极限之间关系的正确性,指出现有的基于线路有功传输极限的一些算法不适用于估算复杂系统的负荷边界,应构建一种能综合反映整个输电系统输电能力的指标来评估系统的电压稳定性。