(陜西理工大學(xué)電氣工程學(xué)院，陜西 漢中 723000)

1 引言

安全性、穩(wěn)定性、可靠性是電網(wǎng)運行的三個基本要求，電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性是指電網(wǎng)在初始運行狀態(tài)下，收到干擾后系統(tǒng)恢復(fù)到正常運行水平的能力，影響電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定的主要因素有電網(wǎng)的有功功率和無功功率，節(jié)點電壓極限，負(fù)荷特性，控制方法等。其中負(fù)荷特性是最直接最關(guān)鍵的因素[1]。當(dāng)某一節(jié)點的負(fù)荷供需平衡能力不足時，便容易形成電力系統(tǒng)薄弱節(jié)點，因此能否正確的識別電網(wǎng)薄弱點成為了電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的關(guān)鍵。

如今研究可靠性的指標(biāo)很多，但通過可靠性的研究分析系統(tǒng)電壓薄弱點還是一個很新穎的課題。使用的薄弱點分析方法有很多，包括特征值分析法，奇異值分析法[2]，非線性規(guī)劃法，潮流法和模態(tài)分析法等等，而本文采用的是一種從節(jié)點電壓角度入手，評估系統(tǒng)可靠性并識別薄弱點的方法[3]。系統(tǒng)薄弱點與功率裕度聯(lián)系緊密，而節(jié)點電壓也與功率裕度息息相關(guān)，從節(jié)點電壓入手即可分析系統(tǒng)的可靠性，識別薄弱點與薄弱區(qū)域，并對可能成為薄弱點的節(jié)點進(jìn)行排序[4]，使得電網(wǎng)工作人員能夠直觀觀測到信息。

2 節(jié)點電壓可靠性指標(biāo)選擇

圖1 k-V曲線圖

通常而言，電壓低、負(fù)荷重的節(jié)點是薄弱點，但電壓低不一定會導(dǎo)致系統(tǒng)奔潰，系統(tǒng)崩潰也有可能發(fā)生在電壓高的節(jié)點，所以為了能夠更方便識別薄弱點，選取以下指標(biāo)：

(1)節(jié)點最低電壓BMV(Bus Minimun Voltage，MV)

在電力系統(tǒng)事故i中，若w節(jié)點的電壓最低，則為薄弱點，ΩL為所有節(jié)點集合。

(2)節(jié)點電壓變化BVC(Bus Voltage Change，BVC)

一般情況下，系統(tǒng)增加等量的負(fù)荷，節(jié)點越薄弱電壓變化就越大。

(3)節(jié)點薄弱概率BWP(Bus Weakness Probability，BWP)

式中，pl是負(fù)荷在l運行狀態(tài)下的概率；pi是系統(tǒng)運行在事故i下的概率[5]；Nl是考慮負(fù)荷特性的負(fù)荷水平數(shù)；BWPw最大的點視為電壓預(yù)期最薄弱節(jié)點。

概率一般用p表示,為了方便起見，令pw=BWPw。

(4)電壓降落期望BVD(Expect Voltage Drop，BVD)

電壓降落期望是對變化的負(fù)荷所產(chǎn)生的電壓降落期望值作為評估指標(biāo)，一般情況而言，BVD越大的節(jié)點越薄弱。

(5)節(jié)點電壓期望EBV(Expected Bus Voltage，EBV)

節(jié)點電壓指標(biāo)可以反映系統(tǒng)可靠性的優(yōu)良程度，一般EBV越小的節(jié)點越薄弱。

3 流程圖與算例分析

識別方法流程圖如圖2所示。

本文以改進(jìn)的CEPRI7系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析，該系統(tǒng)由4臺變壓器，3臺發(fā)電機(jī)，1臺并聯(lián)電抗器和若干母線組成[6]，參數(shù)分布如圖3所示。

計算系統(tǒng)的各運行參數(shù)，并輸出各節(jié)點的電壓報表，結(jié)果如表1所示。

圖2 薄弱點識別流程圖

圖3 CEPRI7系統(tǒng)單線圖

表1 初始電壓報表

按流程計算出BMV和BVC，根據(jù)結(jié)果對網(wǎng)絡(luò)薄弱點進(jìn)行排序，再計算EBV和BVD指標(biāo)，結(jié)果輸出如表2所示，同時列出使用傳統(tǒng)的模態(tài)分析法計算參與因子與之對比。

從表中可看出，雖然指標(biāo)EBV和指標(biāo)BVD在4、5名排序不同，但相差不大，且前三名是有效和一致的，所以該指標(biāo)可以確定和反應(yīng)系統(tǒng)的薄弱點。從結(jié)果可看出，多種指標(biāo)顯示在大多數(shù)運行狀態(tài)下，節(jié)點G1是最薄弱的，同時節(jié)點G1的EBV指標(biāo)最低，為0.405180，而BVD指標(biāo)最大，為0.290382,。這說明節(jié)點G1的可靠性最差。因此，為了保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定可靠運行，運行人員要重點觀察該節(jié)點，今后的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化也要重點注意該節(jié)點。

4 結(jié)語

本文通過四種新穎的可靠性指標(biāo)分析可識別電網(wǎng)系統(tǒng)的薄弱點，并與傳統(tǒng)的模態(tài)分析法做對比，從而證明了該指標(biāo)可以明確清晰的識別并排序系統(tǒng)的薄弱點，滿足了運行人員分析規(guī)劃電網(wǎng)的需要，從而保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定可靠運行[7]。