1、 陕西理工学院毕业论文 基于PWS的电力系统电压稳定性研究XX（陕西理工学院电气工程学院电气工程及其自动化专业093班，陕西 汉中723003）指导老师：XX 【摘要】：了解可视化电力系统设计的基本思想及发展情况以及电压稳定的基本原理，介绍了Power world Simulator的基本功能和使用方法，以区域电网的简化模型为例,搭建可视化电网模型，实现单机版的可视化电力系统设计；根据区域电网的模型完成了系统参数的设置，并且对电网各节点的电压稳定性进行可视化的运行分析。通过区域电网实例的分析及运行，验证了该软件的合理性与有效性。 【关键字】：Power World Simulator、建模、仿
2、真、可视化、电压稳定PWS-based power system voltage stabilityWu Dong(Grade09,class3,Electrical Engineering and Automation, School of Electrical Engineering, Shaanxi university of technology Hanzhong 723003 Shaanxi)Tutor:Li Ang abstracts: Understand the basic idea of visualization of Power system design and dev
3、elopment and the basic principle of voltage stability, this paper introduces the Power World Simulator, the basic function of the Simulator and the using method, simplified model in Regional Power grid as an example, to build visualization grid model, realize the stand-alone version of visualization
4、 of Power system design; According to the Regional power grid model to complete the system parameter setting, and each node voltage stability of power grids for visual analysis of the operation. Through the analysis of Regional power grid instance and operation, verify the rationality and validity o
5、f this software. Key word : Power World Simulator, a computer calculation of the trend, visualization, voltage stabilization目录第一章 绪论11.1 电压稳定性研究的意义和背景11.2 国内外研究状况1第二章 电压稳定的理论基础32.1 电压稳定的概念32.2 电压稳定的分类32.3 电压失稳的机理研究4第三章 电压稳定的静态分析63.1 电压稳定的静态分析的基本原理63.2 P-V曲线的介绍63.3 V-Q曲线介绍9第四章 Power World Simulator介绍
6、114.1 Power World 软件介绍114.2 电力系统的建模124.2.1 电力系统单线图124.2.2 仿真环境和参数设置154.3 软件主要功能模块164.3.1 潮流计算（PowerFlow）164.3.2 故障分析(Fault Analysis)184.3.3 电压稳定性分析(Voltage Stability)194.3.4 最优潮流(OPF/SCOPF)194.3.5 事故分析(Contingency Analysis)204.3.6 线性分析(Linear Analysis)204.3.7 可用传输容量分析(ATC)21第五章 汉中电网的建模与运行分析225.1 汉中电
7、网的建模过程225.2 电网的运行与分析225.3 最大与最小运行方式225.4 各节点电压稳定性分析26第六章 提高电力系统电压稳定性的措施296.1 提高电力系统电压稳定的必要性296.2 电压波动和电压管理296.2.1 电压波动296.2.2 电压管理296.3 提高电压稳定性措施的分类306.3.1 规划设计阶段的措施306.3.2 调度运行阶段的措施306.3.3 实时控制方面的措施316.4 提高电压稳定性的措施316.4.1 采用自动调节励磁装置326.4.2 降低系统电抗326.4.3 系统运行方面的措施33参考文献36中文翻译40I 第一章 绪论1.1 电压稳定性研究的意义
8、和背景 电力系统是一个复杂的包含很多电气和机电设备的大规模非线性系统，而电力系统稳定性分析作为电力运行和规划当中非常重要的一环，一直受到学界的广泛关注。作为电压稳定性研究的两个方面，电力系统的功角稳定和电压稳定则是研究重点中的重点。一直以来功角稳定受到学者们的广泛关注，随着计算机技术和更先进的控制技术的运用，功角稳定的研究取得了不少有价值的成果。但是受到条件和技术水平的限制，作为电力系统稳定的另一个方面，电压稳定的却发展却停滞不前，直到上个世纪七十年代末期才受到电力学界的广泛关注。 近几十年来不断发生地区、甚至国家的电网电压失稳事故，带来了巨大的经济损失。1972年7月27日湖北电网，1973
9、年7月12日大连电网，1987年6月张家口电网等，这些都是我国近几十年来发生的停电事故，虽然停电范围不大，影响较小，但对于正步入大电网，超高压，大机组，远距离的我国电力系统提供了宝贵的经验。全国联网后，我国电力系统已经跻身于世界最大的系统之一，面临的稳定性问题将更复杂，波及面将更广，由此产生的后果也将更严重。但电力建设普遍落后于经济发展水平，并且此情况在短期内得不到有效的改变，这迫使电力系统常常运行在稳定极限附近状态下。因此，借鉴国外恶性停电事故和我国以往的局部失稳的经验和教训，深入研究电压不稳定的起因，研究加强系统的安全性，对于避免电压崩溃事故的发生具有重大的意义。从而对电压失稳的机理、电网
10、电压稳定指标、防止电压失稳事故发生的策略等一系列研究课题成为研究者们关注的热点。电压是衡量电力系统电能质量的标准之一，电压的过高和过低都将对人身及用电设备产生重大的影响。保证用户的电压接近额定值是电力系统运行调度的基本任务之一，当电力系统的电压偏离允许值时，电力系统必须应用调压技术调节系统电压的大小，使其维持在允许范围之内。否则会对运行中的用电设备造成不良的影响，而且电压下降，使网络中的功率损耗和能量损耗增大，电压过低还可能危及电力系统运行的稳定性。在系统无功功率不足，电压水平底的情况下，某些枢纽变电站所在母线电压发生微小扰动的情况下，顷刻之间会造成电压大幅度下降的“电压崩溃”现象，其后果是相
11、当严重的，可能导致发电厂之间失去同步，造成整个系统瓦解的重大停电事故。所以研究电压稳定性的分析方法，实现对电力系统电压稳定水平的准确评估，提出预防电压失稳的措施，研究电压不稳定的接近程度（稳定裕度）及其机理、影响因素，从而可以找到某些电压薄弱点，并利用并补装置进行补偿，对于防止电压失稳和提高输送电系统的安全可靠性都具有十分重要的意义。1.2 国内外研究状况 20世纪40年代马尔科维奇已经提出了电力系统电压稳定的问题，但是受到当时电力系统机组容量，网络规模，电压等级及输电距离的限制，电压稳定未受到足够的重视，直到70年代后，世界上一些大的电网连续发生以电压崩溃为特征的大停电事故，造成了巨大的经济
12、损失，引起社会生活混乱，致使电压稳定这一长期被忽视的课题变成关注的焦点，对此国内外进行了大量深入的研究。美国EPRI输电小组在1982年规划电力系统运行的研究方向时把电压崩溃和电压失稳问题作为两个最重要的研究课题，IEEE专门成立了电压稳定的两个专家小组TF38.02.10和TF38.02.11.在众多专家的不懈努力下，取得了丰硕的成果。一般处于对电压崩溃机理的探讨认为电压失稳是由于无功不足造成的，但深入研究表明，电压失稳与整个系统的所有元件的动态特性，系统结构，负荷特性及控制系统等有着密切的联系。 电压稳定研究作为电力系统领域一个重要的课题，在近三十年来取得了很多重要的成果，但是目前仍然存在
13、很多问题，学术界的声音也不统一，目前存在的问题和今后可能的研究方向主要归纳为以下几点：（1）对电压崩溃机理的认识处于模糊阶段导致对电压稳定性的定义也不明确，不同的专家持有不同的看法。（2）对各种元件的动态特性缺乏充分，全面的了解。建立符合实际情况的模型仍然是电力系统稳定性分析的重点和难点。（3）电压稳定和功角稳定是电力系统稳定的两个主要方面，在实际的电力系统中，两者密不可分，不存在单一电压稳定的问题，也不存在单一的功角稳定问题。本文的研究只针对电压稳定。（4）在进一步研究电压稳定机理的同时，我们应该充分与现实联系起来。首先要解决分析工具的问题，它应该具备以下几种功能：给出定量的电压稳定指标和稳
14、定裕度；能够预测复杂网络中的电压崩溃；能够确定电压失稳或者电压崩溃的极限传输功率；能够识别电压不稳定敏感的弱电压点或者弱电压区域；能够决定临界电压水平，能够识别影响电压失稳或电压崩溃的关键因素；能够对系统特性进行深入的研究和认识以帮助开发校正控制。其次，要指定电压稳定的规划与运行导则，包括以下几点：无功的补偿优化配置（何地安装哪类，多少容量的无功源）；无功的储备和稳定裕度的确定；线路保护，发电机保护与系统内在要求之间的协调；如何使用励磁调节系统；系统运行调度人员的操作。第 40 页 共 41 页第二章 电压稳定的理论基础2.1电压稳定的概念 电力系统的稳定涉及到电力系统的大部分电气元件及各种负
15、荷，因此对于电力系统中的电压稳定现象不同的研究人员就有不同的见解。关于电力系统电压稳定的概念一直备受电力界的争议，而关于电力系统稳定的概念也一直有多种的定义，主要包括以下几条术语： 电力系统安全稳定导则中将电压稳定性定义为：电力系统受到小的或者大的扰动后，系统电压保持或者恢复到允许范围内，不发生电压崩溃的能力。 IEEE（美国电气和电子工程师协会）电压稳定工作小组在1990年最早给出了电压稳定性，电压崩溃和电压安全性的定义。报告中指出：如果电力系统能够维持电压来确保负荷增加时，负荷消耗的功率随之增大，则认为系统是稳定的，反之，认为系统不稳定。 CIGRE（国际大电网会议）TF38.02.10工作组与1993年的年度报告中提出：在系统受到一定扰动后，邻近节点负荷电压达到扰动后平衡的值，并且受扰动的状态处于扰动后稳定平衡的吸引区域内，那么就认为系统的电压是稳定的，不然，如果扰动
