电力系统稳定性分析教学课件.pptVIP

*************************************PV曲线分析负载水平(%)节点电压(标幺值)PV曲线（也称鼻子曲线）是分析电压稳定性的重要工具，它描述了随着负载功率增加，母线电压的变化规律。PV曲线通常通过一系列的潮流计算获得，逐步增加系统负载，记录关键节点电压，直到潮流不收敛。PV曲线的拐点（鼻点）代表系统的静态电压稳定极限，此时电压对功率的灵敏度?V/?P变为无穷大。在实际运行中，系统应保持足够的裕度，避免接近这一极限点。PV曲线分析通常与控制措施（如无功补偿）结合，评估这些措施对系统电压稳定裕度的影响。QV曲线分析节点电压(标幺值)无功注入(MVar)QV曲线反映了节点电压与无功功率注入之间的关系，是评估系统无功裕度的重要工具。生成QV曲线时，在被研究节点上放置一个虚拟同步调相机，通过调整其无功输出，保持节点电压在不同水平，并记录所需的无功注入量。QV曲线的最低点对应于?Q/?V=0的临界点，该点左侧区域为电压不稳定区。曲线与横轴的交点表示系统在不需额外无功支持下能维持的电压水平。QV曲线最低点到横轴的垂直距离表示系统的无功裕度，该值越大，系统电压越稳定。在无功规划和控制中，QV曲线是评估无功补偿效果的重要依据。连续潮流法算法原理连续潮流法（也称为预测-校正法）是一种追踪系统潮流解随参数变化的数值方法。它通过在解曲线上沿着切线方向进行预测，然后在垂直于参数方向进行校正，实现对解的连续追踪，克服了传统潮流计算在临界点附近难以收敛的问题。实现步骤首先，对标准潮流方程进行扩展，引入参数λ（如负载水平）；然后，通过切向预测和正交校正，逐步追踪解随λ变化的轨迹；在临界点附近，通过改变参数化方式（如使用电压或相角作为参数），实现对上中下部解曲线的连续追踪。应用场景连续潮流法在电压稳定性分析中有广泛应用，包括：PV曲线和QV曲线的生成、稳定极限的精确定位、弱区域的识别以及敏感性分析等。该方法对研究系统在极限条件下的行为特别有效。灵敏度分析灵敏度定义灵敏度是系统输出对输入变化的响应程度，在电压稳定性分析中，关键的灵敏度包括：?V/?P（电压对有功的灵敏度）、?V/?Q（电压对无功的灵敏度）、?Q/?V（无功对电压的灵敏度）等。这些灵敏度提供了系统接近不稳定的早期指示。计算方法灵敏度通常通过潮流雅可比矩阵的逆矩阵计算。例如，?V/?Q可以从雅可比矩阵的相应元素获得。当系统接近电压不稳定点时，这些灵敏度会显著增大，甚至变号，这是系统不稳定的重要征兆。应用实例灵敏度分析在电压稳定性评估和控制中有多种应用，如：识别系统的薄弱节点（灵敏度最大的节点）；评估无功补偿装置的最优位置；确定负荷切除的优先顺序；构建实时电压稳定性指标，为系统运行提供预警。模态分析基本原理模态分析是一种研究系统结构特性的方法，在电压稳定性分析中，主要基于简化的稳态无功-电压关系：ΔQ=JR·ΔV，其中JR是简化的雅可比矩阵，反映无功功率与电压之间的关系。通过对JR进行特征值分解，可以识别系统中的各个模态，每个模态表示一种可能的电压不稳定模式。特征值表示模态的强度，特征向量表示各母线在该模态中的参与程度。应用价值模态分析能够提供系统电压稳定性的深入洞察：最小特征值对应的模态是最弱的，最可能导致不稳定特征向量揭示了参与各模态的关键母线参与因子和分布因子帮助确定关键区域和控制点为系统薄弱区域的识别和无功补偿规划提供依据通过模态分析，可以有针对性地实施稳定控制措施，提高系统的电压稳定裕度。电压崩溃机理初始扰动电压崩溃通常始于某种系统扰动，如发电机跳机、线路故障或突增负荷。这些扰动导致系统无功功率不平衡，引起电压下降。负荷恢复作用电压下降后，恒功率负荷（如电动机）会尝试恢复其功率消耗，导致电流增加。这种行为进一步增加了线路损耗和无功消耗，加剧了电压下降。保护装置动作随着电压持续降低，各种保护装置可能陆续动作，如：发电机励磁限制器限制无功输出，有载调压变压器尝试恢复负荷侧电压，线路过载保护导致更多线路跳闸，进一步减少传输容量。系统崩溃当无功供应严重不足，且保护装置动作进一步恶化情况时，系统进入不可逆的电压崩溃过程。电压迅速下降，导致大面积负荷失电、发电机失步或脱网，最终可能引发系统瓦解。防止电压崩溃的措施无功补偿无功补偿是防止电压崩溃的主要手段。各类无功补偿装置包括：静止无功补偿器(SVC)、静止同步补偿器(STATCOM)、同步调相机、并联电容器组等。这些装置能提供动态或静态的无功支持，维持系统电压稳定。负荷切除当无功补偿无法满足需求时，低电压负荷切除(UVLS)是防止电压崩溃的