電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定分析

1、電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定分析摘 要：伴隨電力系統(tǒng)的快速發(fā)展，互聯(lián)電力網(wǎng)絡(luò)也越來(lái)越大，同時(shí)暫態(tài)穩(wěn)定性問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重。一旦電力系統(tǒng)喪失穩(wěn)定就通常會(huì)導(dǎo)致較長(zhǎng)時(shí)間、較大范圍內(nèi)出現(xiàn)停電現(xiàn)象而給人們的生產(chǎn)生活帶來(lái)不便和嚴(yán)重的損失，甚至傷害，導(dǎo)致系統(tǒng)瓦解。因此，暫態(tài)穩(wěn)定是電力系統(tǒng)事故發(fā)生的重要因素。由此可以看出，對(duì)電力系統(tǒng)在暫態(tài)穩(wěn)定進(jìn)行分析和探究具有非常重要的價(jià)值，有利于促進(jìn)電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性和安全性的提升。關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；暫態(tài)穩(wěn)定；影響因素；分析方法一旦電力系統(tǒng)喪失穩(wěn)定就通常會(huì)導(dǎo)致較長(zhǎng)時(shí)間、較大范圍內(nèi)出現(xiàn)停電現(xiàn)象而給人們的生產(chǎn)生活帶來(lái)不便和嚴(yán)重的損失，甚至傷害，導(dǎo)致系統(tǒng)瓦解。因此，暫態(tài)穩(wěn)定是電力系統(tǒng)事故發(fā)生的重

2、要因素。1.電力系統(tǒng)穩(wěn)定性概述電力系統(tǒng)要確保能夠正常的運(yùn)行，其系統(tǒng)的穩(wěn)定性則是最為基本的前提和基礎(chǔ)，只有這樣，電力系統(tǒng)才可以持續(xù)的向各類(lèi)用戶提供符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的電能。通常來(lái)說(shuō)，根據(jù)其所承受的干擾程度的大小，可以將電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性分為暫態(tài)穩(wěn)定和靜態(tài)穩(wěn)定兩種，而本文中提到的暫態(tài)穩(wěn)定分析則是對(duì)電動(dòng)系統(tǒng)受到大的擾動(dòng)之后，其系統(tǒng)中各發(fā)電機(jī)能否保持同步運(yùn)行的能力進(jìn)行分析。2.電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定水平的影響因素通常來(lái)說(shuō)，對(duì)電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定造成影響原因有很多，比如電機(jī)出現(xiàn)的故障類(lèi)型、繼電保護(hù)動(dòng)作的時(shí)間以及點(diǎn)擊的運(yùn)行方式等等。首先在同一種運(yùn)行手段下，故障類(lèi)型不同對(duì)暫態(tài)穩(wěn)定造成的影響是也是不一樣的，例如，造成影響最小的

3、是三相短路故障，而造成影響最大的則是單相接地出現(xiàn)故障。其次，在確保其它參數(shù)不變的狀況下，線路運(yùn)行的方式對(duì)暫態(tài)穩(wěn)定所帶來(lái)的影響是非常明顯的。再次，由于受微機(jī)保護(hù)，而使得故障切除的時(shí)間也不一樣，因此其對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定所帶來(lái)的影響的不一樣，穩(wěn)定程度隨著其變化而不斷的降低。3.電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定分析方法從當(dāng)前來(lái)看，對(duì)電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定進(jìn)行分析的方式主要包括時(shí)域仿真法（也叫做逐步積分法）、直接法，以及人工智能分析三種。另外，有些研究人員還將小波用在對(duì)電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性進(jìn)行分析上，也獲得了一些成就。3.1時(shí)域仿真法暫態(tài)穩(wěn)定分析所謂時(shí)域仿真分析法（逐步積分法），就是對(duì)某種數(shù)值的解法進(jìn)行充分的利用，通過(guò)計(jì)算系統(tǒng)的潮流

4、解作為計(jì)算的初值，同時(shí)對(duì)于電力系統(tǒng)的機(jī)電暫態(tài)過(guò)程也要進(jìn)行數(shù)值仿真，之后在依照仿真的結(jié)果來(lái)對(duì)指定干擾下的電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性進(jìn)行分析。時(shí)域仿真暫態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定分析法是就絕電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的最為主要的方式，它所提供的數(shù)學(xué)模型比較詳細(xì)、同時(shí)還可以提供出伴隨時(shí)間改變系統(tǒng)變量隨之改變的特征，因此對(duì)于各種模型或干擾都比較適用。然而時(shí)域仿真法也存在耗費(fèi)機(jī)時(shí)較長(zhǎng)、計(jì)算量過(guò)大的問(wèn)題，對(duì)于實(shí)施穩(wěn)定控制方面也不太適合，提供不了系統(tǒng)穩(wěn)定程度方面的數(shù)據(jù)。3.2直接法暫態(tài)穩(wěn)定分析20世紀(jì)50年代晚期，直接法暫態(tài)分析開(kāi)始應(yīng)用于電力系統(tǒng)當(dāng)中。從50-70年代晚期學(xué)者們開(kāi)始集中研究從數(shù)學(xué)角度上來(lái)構(gòu)建一種可以反映出電力系統(tǒng)暫態(tài)狀態(tài)的嚴(yán)

5、格的李雅普諾夫函數(shù)。在這個(gè)過(guò)程中，如果將轉(zhuǎn)移電導(dǎo)忽略的前提下，選用波波夫準(zhǔn)則構(gòu)建的Lure型就比Lyapunuv函數(shù)獲得更好的發(fā)展。然而因?yàn)樵诖_定臨界切除時(shí)間上太保守，使得在進(jìn)行塑模時(shí)，因?yàn)檫x用的是經(jīng)典模型，用恒定阻抗來(lái)表示負(fù)荷，這樣如果網(wǎng)絡(luò)被化簡(jiǎn)，負(fù)荷阻抗就會(huì)被吸收到導(dǎo)納矩陣中。所以如果轉(zhuǎn)移電導(dǎo)被忽略就會(huì)引起較大的誤差。真是引出上面問(wèn)題的出現(xiàn)，直接發(fā)一直都發(fā)展比較緩慢。70年代末，80年代初，Athayt與Kakimo等人通過(guò)工作將直接法的發(fā)展帶入到了一個(gè)新的發(fā)展階段。尤其是在穩(wěn)定域的確定方面，涵蓋了故障的實(shí)際軌跡與轉(zhuǎn)移電導(dǎo)帶來(lái)的影響，并構(gòu)建了一個(gè)可以將系統(tǒng)物理特征反映出來(lái)的暫態(tài)能量函數(shù)，這

6、在很大程度上改變了過(guò)去直接法的保守性。之后，對(duì)直接法的探究更是邁入了快速提升階段，出現(xiàn)很諸多新的方式，總得來(lái)說(shuō)，直接法主要由經(jīng)典模型和復(fù)雜模型兩部分構(gòu)成。3.3人工智能法暫態(tài)穩(wěn)定分析當(dāng)前被提及到的人工智能網(wǎng)絡(luò)模型超過(guò)50余種。它是利用對(duì)人腦進(jìn)行模仿而具備的能夠?qū)Σ⑿小⒙?lián)想能力、分布式存儲(chǔ)、以及自組織和自學(xué)習(xí)等方面進(jìn)行大規(guī)模處理的能力等。人工智能系統(tǒng)最為基礎(chǔ)的作用是聯(lián)想與分類(lèi)，而某一方面的特有的作用則是因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)中各個(gè)被連接到一起的系數(shù)和各神經(jīng)元所激活的函數(shù)來(lái)決定的。人工網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在對(duì)暫態(tài)穩(wěn)定進(jìn)行分析時(shí)，通常充當(dāng)穩(wěn)定和不穩(wěn)定模式的分類(lèi)器或是當(dāng)作形成穩(wěn)定指標(biāo)的函數(shù)模擬器。其好處是不用特意構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，

7、也不用對(duì)非線性方程進(jìn)行求解，因此回憶的速度較快，能夠?qū)θ我鈴?fù)雜的非線性關(guān)系進(jìn)行模擬，訓(xùn)練的精度非常高，并能能夠自學(xué)，這時(shí)對(duì)專家系統(tǒng)存在的缺陷的彌補(bǔ)。其缺點(diǎn)是對(duì)有限數(shù)量的樣本隨所組成的樣本集如何進(jìn)行有效的選擇才可以概括進(jìn)而到處所需的結(jié)果。3.4小波分析如果電力系統(tǒng)被擾動(dòng)的幅度較大，這時(shí)其表面運(yùn)行狀態(tài)中的各個(gè)電磁信號(hào)參數(shù)都會(huì)出現(xiàn)巨大的改變與振蕩。要對(duì)這一方面出現(xiàn)的突變信號(hào)進(jìn)行處理，利用小波分析是一個(gè)較好的選擇。小波分析具有對(duì)微弱突變信號(hào)進(jìn)行捕捉以及處理的能力，這是他最為明顯的優(yōu)勢(shì)。通過(guò)利用將局部進(jìn)行細(xì)化或放大的特征可以對(duì)各個(gè)變量中出現(xiàn)的微弱突變進(jìn)行辨別與追蹤，從而可以精確地判斷出造成突變的局部地點(diǎn)和故障時(shí)間，這就從很大程度上使得電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性得以提升。通過(guò)以上四種電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的分析法我們發(fā)現(xiàn)，時(shí)域仿真法具有可靠、安全的特征，對(duì)于電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的分析也是最為有效成熟，然而由于其計(jì)算量過(guò)大，對(duì)于實(shí)時(shí)控制則不太適合。直接法計(jì)算的速度較快，具備在