Page 14 - 电力与能源2021年第一期

8 王 清, 等: 基于扰动后拓扑与叠加原理的功率突变量分配估计方法

况进行估计, 可更好地了解控制措施的实际作用 络。正常运行方式下的功率分布即正常情况下的
效果, 为选择控制措施执行点和修正控制措施量 网络潮流情况。然后同样将具有一个功率源的扰
提供指导。目前, 针对电网发生扰动和执行控制 动附加网络按扰动后网络拓扑( 因为扰动功率源
措施时的突变量功率分配进行估计的文献均沿袭 只在扰动后网络内流动) 简化为只含发电机内节
了文献[ 9 ] 中对突变量功率分配的估计方法。该 点和扰动节点的等值网络。
方法采用扰动前网络拓扑, 未能充分考虑扰动或 1.1 单节点扰动
控制措施执行后系统导纳矩阵的突变, 并且主要 当系统发生负荷投入或切除、 发电机掉闸或

适用于单节点发生扰动或执行控制措施的情况, 切机时, 扰动类型为单节点扰动。
在发生线路跳闸、 直流闭锁、 直流功率调制等涉及 1.1.1 负荷投入或切除

两节点的扰动或控制措施情况下, 无法进行估计。 负荷投入或切除时的网络等值情况如图 1 至
然而在特高压交直流联网的现代电网中, 出现涉 图 3 所示。其中, 图 1 为节点k 处发生负荷扰动
及 两 节 点 的 扰 动 或 控 制 措 施 的 情 况 将 更 加 频 时的网络, 根据叠加原理可将其分解为图 2 所示
繁 [ 10-15 ] , 因此研究同时适用于单节点和两节点的 扰动前正常运行方式下网络和图 3 所示扰动附加
扰动或控制措施的突变量功率分配估计方法成为 网络的叠加。图中, i为发电机内节点, P i+Q i 分
迫切需要解决的问题。 别为发电机 i 的功率; E i 为发电机 i 的电动势; P k
本文结合系统扰动后拓扑与叠加原理提出基 +Q k V k 为扰动节点注入功率和电压; P LΔ 为扰动
,
于扰动后拓扑的突变量功率分析方法, 分析突变 功率; 0 节点为电压参考点; t=0 为扰动时刻。
量功率在各发电机间的分配, 推导出适用于单节
点和两节点扰动或控制措施的突变量功率分配估
计公式。通过仿真验证估计方法的正确性, 为特
高压交直流互联的现代电网稳定性分析和控制措
施确定提供理论基础和技术依据。

1 基于扰动后网络与叠加原理的突变量
功率分配分析法

为了叙述方便, 将一般扰动和控制执行统称 图 1 节点k 处负荷扰动PLΔ 时的网络
为系统扰动。
对于系统扰动瞬间可应用叠加原理将系统分
解为扰动前正常运行 网络和一个含扰动源的网
络。例如对于通常的故障扰动可将故障分解为正
常运行方式和具有一个负电源的故障分量; 对于
负荷的投入或切除、 发电机掉闸、 切机切负荷控制
可分解为正常运行方式和具有一个扰动功率源的
扰动分量。基于扰动后网络拓扑和网络叠加原理
的故障扰动分析已有很多书籍和文献述及, 这里
不再累述。下面将基于扰动后网络拓扑和网络叠 图 2 正常运行方式下的网络
加原理的分析方法对负荷的投入或切除、 发电机 正常运行方式下的功率分布情况正是系统运
掉闸、 切机切负荷控制、 线路跳闸瞬间功率的突变 行的初始值, 因而分析扰动情况下的功率突变量

量进行分析。 分布情况只需分析扰动功率源在扰动附加网络中
首先介绍基于扰动后网络拓扑和网络叠加原 的分配。类似于文献[ 2 ] 节点功率突变量的分析,
理的分析方法。与文献[ 9 ] 中对突变量功率分配 节点k 投入或切除负荷功率PLΔ 时, 节点 i和 k 功
的分析方法类似。首先将正常运行方式下的网络 率突变量的表达式:
简化为只含发电机内节点和扰动点节点的等值网