摘 要：根据四川电网2003年度运行方式,运用开发的电压静态稳定分析软件对四川电网进行电压静态稳定分析,求出在几种典型运行方式下，系统的电压静稳裕度，寻找电压薄弱环节。对预防及控制电压失稳，保证四川电网安全稳定运行提供有价值的指导信息。同时,计算结果验证了所采用的软件是有实用价值的。
关键词：电压静态稳定分析；电压静稳裕度;安全稳定运行 Abstract：According to the power flow of prevailing operating modes in Sichuan p ower grid in 2003, Steady-state stability margin under several typical operating modes is cal culated and the weakest voltage area in power system is analyzed using voltage s tability analysis software. The conclusion can provide valuable information for avoidance of voltage collapse and security of Sichuan power grid. And the calcul ation results have proved the software is accurate and practical.
Key words: voltage steady-state stability analysis; voltage steady-state stability margin; safe and steady operation 四川电网水电比重大，调节性能差，二滩水电站投入运行后，大容量水电经过远距离输送至负荷中心，迫使负荷中心的火电机组在丰水期大量停机，使得负荷中心失去电压支撑，大大 降低了电网的电压稳定水平。因此，研究电力系统电压稳定性问题，搞清电压不稳定机理，建立数学模型，提供计算方法是目前电力系统面临的一个紧迫课题。 1软件实现
受四川省电网公司电力调度中心委托，结合四川电网的运行特点，开发了《电压静态稳定分析软件》。该软件采用基于最优乘子和连续潮流相结合的算法以及奇异值算法来计算分析系统的电压静态稳定裕度。前一种算法能得知某一区域，某一节点的最大功率，使电力系统既安全又经济地运行；后一种算法能找出电力系统的薄弱环节。
连续潮流法［1～4］可以计算出每个负荷增量水平下的潮流信息。在连续潮流法中引入最优乘子μ［5］，利用其趋于0是常规潮流无解的一个标志的特点来辅助判断雅可比矩阵正趋向于奇异。然后利用奇异值算法［6］来计算这时的雅 可比矩阵是否奇异，验证系统是否运行到了稳定极限，并且使用求出的奇异向量对应的各节点值的大小来判断系统的薄弱环节。
潮流求解是建立在雅可比矩阵反复迭代基础上的，考虑到四川电网有大概500个节点，所形成的雅可比矩阵规模很大，如果直接进行迭代将使得计算量非常大，于是在算法中采用了节点半动态优化法、矩阵稀疏化技术，使得计算过程中减少了注入元和对非零元素的计算，提高了计算效率。在四川电网中，存在着大量的电压控制设备和无功调节设备。该软件以电容器、电感器（低压母线上）的投切和有载调压变压器分接头的动作作为电压无功控制设备，来模拟其对系统电压稳定的影响。另外考虑了发电机的有功极限和无功极限，当出现有功越限，立即调整出力分配因子；当出现无功越限，该发电机节点转为PQ类型。 2四川电网电压静态稳定分析
2.1选择计算用网络、运行方式以及基本潮流分析
计算用网络选择2003年度四川电网500 kV、220 kV网络（含220 kV变压器中、低压母线），节点473个，支路509条。网络正常方式为500 kV、220 kV网络全结线，电磁环网运行。
丰大方式下，各主要水电厂均满发，负荷中心的火电机组大量停机，负荷中心失去电压支撑，电网的电压稳定水平较低。枯大方式下，受来水限制，水电厂出力较小，大量火电机组开机，虽然电网无功充足，但可调度发电机出力不多。丰大方式和枯大方式下的电压静态稳定 问题比较突出，因此选取这两种运行方式进行计算分析。
2.2丰大方式电压静态稳定性分析
依据四川电网2003年负荷预测，2003年最高负荷出现在丰水期的7～8月份，水电大发的同时，较多火电开机运行，具有可调度出力的电站/电厂主要有：白马新厂、宝珠寺电站、嘉陵成厂、华能成厂、江油电厂、广安电厂。负荷增长方式选择四川地区的所有负荷节点按基本运行方式下负荷大小比例增长，功率因数维持恒定。研究4种选择不同发电机出力增长方式下四川电网静态电压稳定性。方式1：增加嘉陵成厂和华能成厂可调度出力160 MW＋70MW。方式2：增加江油电厂和宝珠寺电站可调度出力560 MW＋200 MW。方式3：增加白马新厂和广安电厂可调度出力260 MW＋100 MW。方式4：前3种方式之和。
裕度计算:采用连续潮流法计算丰大4种方式的稳定裕度。
2.2.1PV曲线
采用连续潮流法能够精确地算出各节点的电压值随着负荷增大而发生的变化情况。由于篇幅的限制，这里只表示出丰大增长方式4电压变化最大的3个负荷节点的PV曲线，如图1所示。
2.2.2奇异值分析
在电压稳定极限点上，丰大4种增长方式奇异向量值最大的10个负荷节点。
2.2.3小结
对于丰大电压稳定裕度计算结果，通过对表1的数据进行比较可以发现，方式1的裕度>方式2的裕度>方式3的裕度。这是由于成都地区为四川的负荷中心，选择附近的火电机开机将有力支撑其电压水平。所以选择华能成厂和嘉陵成厂得到系统电压稳定裕度大于方式2和方式3的电压稳定裕度。另一方面，当采用全网负荷增长时，光靠一个地方的发电机增加出力来平衡整个系统的负荷增量，会加重潮流负担并且方式1的可调度出力是有限的，采用方式4使得大部分地区发电机出力的变化与负荷的变化相一致，所以得到相对较大的电压稳定裕度。
对于丰大系统薄弱环节分析，通过对表2的数据进行分析可以看出，开华能成厂和嘉陵成厂使得成都地区的电源支撑得到加强，则系统的电压薄弱环节转移到了成都以北的广元地区和绵阳地区，川南的资阳地区和乐山地区。而开江油电厂和宝珠寺电站或者白马电厂和广安电厂都使得本地区的电源支撑得到加强，而系统的薄弱环节不约而同的转移到了成都地区。这说明没有本地电源支撑的时候，成都地区相对薄弱，也可以从丰大方式4看出当把前3种方式的电厂都打开的时候，系统的薄弱环节主要还是集中在成都地区。
另外，丰大方式选取的机组出力不同导致薄弱区域的产生相应的变化。说明对于一个复杂电力系统，一定的开机方式对应于一定的电压薄弱环节。因此，研究电力系统的电压静态稳定性，要密切联系不同的开机方式。
2.3枯大方式电压静态稳定性分析
根据2003年电力电量平衡的结果，枯水期四川电网将面临缺电局面，要求火电厂基本上全天满发，日调节水库则按低谷平段蓄水，高峰顶峰的方式运行。枯大方式下，按照日调节水电站以50%的装机容量为最大出力，季调节水电站以75%的装机容量为最大出力的标准来看，具有可调度出力的电站主要有宝珠寺电站、二滩电站、铜街子电站、龚嘴电站，另外还有江油电厂。负荷增长方式选择四川地区的所有负荷节点按基本运行方式下负荷大小的比例增长，功率因数维持恒定。研究4种选择不同的发电机出力增长方式下四川电网静态电压稳定性。方式1：增加成都及成都以北地区可调度电站/电厂出力。方式2：增加川南地区可调度电站/电厂出力。方式3：增加二滩电站出力。方式4：四川地区所有可调度电站/电厂的出力。裕度计算:采用连续潮流法计算枯大4种方式的稳定裕度。
2.3.1PV曲线
由于篇幅的限制，这里只表示出枯大增长方式4电压变化最大的3个负荷节点的PV曲线，如图2所示。
2.3.2奇异值分析
在电压稳定极限点上，枯大4种增长方式奇异向量值最大的10个负荷节点。
2.3.3小结
对于枯大电压稳定裕度计算结果，通过对表3的数据进行比较可以发现，方式1的裕度<方式2 的裕度<方式3的裕度。这是由于大量火电机组开机，水电厂出力较小，电网无功充足，电站 可调度出力都能用上，但方式1范围可调度出力比方式2和方式3都小，方式3比方式1和方式2 都大，所以出现这种情况。方式4的无功裕度达到了475 Mvar，超过了系统所能够平衡的量 ，该方式下的可调度出力2 333 MW不能都用上，所以计算得到有功裕度1 095 MW。 对于枯大系统薄弱环节分析，通过对表4的数据进行分析可以看出，系统的薄弱环节主 要还是集中在成都地区。少量的其它薄弱环节和选取的方式有关系。 3结论
对四川电网进行电压静态稳定分析可知，在丰水期，负荷中心的火电机组开机相对较少，造 成系统的无功在受端系统不足，使负荷中心失去电压支撑，系统的稳定裕度较小。在枯水期 ，火电机组开机较多，系统无功在受端部分充足，对负荷中心的电压支撑较强，稳定裕度也 较大。相对于丰水期运行电网有较强的稳定性。
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