基于节点电压可靠性指标的系统薄弱点识别

(陕西理工大学电气工程学院，陕西 汉中 723000)

1 引言

安全性、稳定性、可靠性是电网运行的三个基本要求，电力系统的稳定性是指电网在初始运行状态下，收到干扰后系统恢复到正常运行水平的能力，影响电力系统电压稳定的主要因素有电网的有功功率和无功功率，节点电压极限，负荷特性，控制方法等。其中负荷特性是最直接最关键的因素[1]。当某一节点的负荷供需平衡能力不足时，便容易形成电力系统薄弱节点，因此能否正确的识别电网薄弱点成为了电力系统安全稳定运行的关键。

如今研究可靠性的指标很多，但通过可靠性的研究分析系统电压薄弱点还是一个很新颖的课题。使用的薄弱点分析方法有很多，包括特征值分析法，奇异值分析法[2]，非线性规划法，潮流法和模态分析法等等，而本文采用的是一种从节点电压角度入手，评估系统可靠性并识别薄弱点的方法[3]。系统薄弱点与功率裕度联系紧密，而节点电压也与功率裕度息息相关，从节点电压入手即可分析系统的可靠性，识别薄弱点与薄弱区域，并对可能成为薄弱点的节点进行排序[4]，使得电网工作人员能够直观观测到信息。

2 节点电压可靠性指标选择

图1 k-V曲线图

通常而言，电压低、负荷重的节点是薄弱点，但电压低不一定会导致系统奔溃，系统崩溃也有可能发生在电压高的节点，所以为了能够更方便识别薄弱点，选取以下指标：

(1)节点最低电压BMV(Bus Minimun Voltage，MV)

在电力系统事故i中，若w节点的电压最低，则为薄弱点，ΩL为所有节点集合。

(2)节点电压变化BVC(Bus Voltage Change，BVC)

一般情况下，系统增加等量的负荷，节点越薄弱电压变化就越大。

(3)节点薄弱概率BWP(Bus Weakness Probability，BWP)

式中，pl是负荷在l运行状态下的概率；pi是系统运行在事故i下的概率[5]；Nl是考虑负荷特性的负荷水平数；BWPw最大的点视为电压预期最薄弱节点。

概率一般用p表示,为了方便起见，令pw=BWPw。

(4)电压降落期望BVD(Expect Voltage Drop，BVD)

电压降落期望是对变化的负荷所产生的电压降落期望值作为评估指标，一般情况而言，BVD越大的节点越薄弱。

(5)节点电压期望EBV(Expected Bus Voltage，EBV)

节点电压指标可以反映系统可靠性的优良程度，一般EBV越小的节点越薄弱。

3 流程图与算例分析

识别方法流程图如图2所示。

本文以改进的CEPRI7系统进行仿真分析，该系统由4台变压器，3台发电机，1台并联电抗器和若干母线组成[6]，参数分布如图3所示。

计算系统的各运行参数，并输出各节点的电压报表，结果如表1所示。

图2 薄弱点识别流程图

图3 CEPRI7系统单线图

表1 初始电压报表

按流程计算出BMV和BVC，根据结果对网络薄弱点进行排序，再计算EBV和BVD指标，结果输出如表2所示，同时列出使用传统的模态分析法计算参与因子与之对比。

从表中可看出，虽然指标EBV和指标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，所以该指标可以确定和反应系统的薄弱点。从结果可看出，多种指标显示在大多数运行状态下，节点G1是最薄弱的，同时节点G1的EBV指标最低，为0.405180，而BVD指标最大，为0.290382,。这说明节点G1的可靠性最差。因此，为了保证系统的安全稳定可靠运行，运行人员要重点观察该节点，今后的电网结构优化也要重点注意该节点。

4 结语

本文通过四种新颖的可靠性指标分析可识别电网系统的薄弱点，并与传统的模态分析法做对比，从而证明了该指标可以明确清晰的识别并排序系统的薄弱点，满足了运行人员分析规划电网的需要，从而保证系统的安全稳定可靠运行[7]。