陳思諭，鄒艷麗，傅 杰

（1.玉林師范學(xué)院 物理與電信工程學(xué)院，廣西 玉林 537000；2.廣西師范大學(xué) 電子工程學(xué)院，廣西 桂林 541004）

0 引言

隨著社會(huì)的快速發(fā)展，人們對(duì)電能的需求日益增加，區(qū)域電力資源和負(fù)載的不均衡分布［1］，促使電力系統(tǒng)面臨區(qū)域供電緊張的巨大挑戰(zhàn)。為實(shí)現(xiàn)區(qū)域電力資源互補(bǔ)，將資源優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)變?yōu)榻?jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，人們通過(guò)建立跨區(qū)、跨國(guó)的互聯(lián)電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離電能輸送，比如我國(guó)的“西電東送”工程就是互聯(lián)電網(wǎng)建設(shè)的典范［2-3］。

為構(gòu)建高效穩(wěn)定的跨區(qū)域互聯(lián)電網(wǎng)，學(xué)者們?cè)诨ヂ?lián)電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)效益［4］、可用輸電能力［5-7］、潮流計(jì)算［8-9］、運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)與控制策略［10-12］、跨區(qū)域電力資源規(guī)劃與設(shè)計(jì)［13-14］、同步與穩(wěn)定性［15-17］等方面進(jìn)行了大量研究。文獻(xiàn)［4］提出一種綜合考慮互聯(lián)電網(wǎng)建設(shè)和運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益評(píng)估方法，并通過(guò)仿真算例得出了電網(wǎng)互聯(lián)能顯著提高電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)效益的結(jié)論。文獻(xiàn)［6］基于互聯(lián)電網(wǎng)的交換邊界節(jié)點(diǎn)電壓與用戶有功負(fù)載增長(zhǎng)量角度，運(yùn)用潮流計(jì)算的方法計(jì)算出跨區(qū)域互聯(lián)電網(wǎng)的可用輸電能力，但卻未考慮電網(wǎng)間電能傳輸對(duì)互聯(lián)電網(wǎng)同步和穩(wěn)定性的影響。文獻(xiàn)［9］基于多斷面控制原理提出適用于大型互聯(lián)電網(wǎng)的交流計(jì)劃潮流算法，并通過(guò)算例驗(yàn)證了所提算法的有效性。文獻(xiàn)［12］基于MPC 算法提出一種互聯(lián)電網(wǎng)負(fù)荷頻率控制方法，并在互聯(lián)電網(wǎng)的參數(shù)攝動(dòng)、負(fù)荷擾動(dòng)造成系統(tǒng)失穩(wěn)時(shí)驗(yàn)證了該方法的有效性。文獻(xiàn)［15］基于直流聯(lián)絡(luò)線控制提出一種用于互聯(lián)交流電網(wǎng)頻率支援及恢復(fù)策略，實(shí)驗(yàn)表明該策略可以有效提高互聯(lián)電網(wǎng)的穩(wěn)定性。但上述研究均未考慮互聯(lián)電網(wǎng)間功率交換、電能輸送的影響。在互聯(lián)電網(wǎng)同步與穩(wěn)定性研究方面，目前已有研究主要集中在各子網(wǎng)自身電能生產(chǎn)與消耗平衡的電網(wǎng)模型［16-17］以及外界擾動(dòng)造成互聯(lián)電網(wǎng)失穩(wěn)時(shí)頻率穩(wěn)定控制策略的研究［12］，考慮互聯(lián)電網(wǎng)間電能傳輸對(duì)電網(wǎng)同步與穩(wěn)定性影響的研究還比較少。

基于電力網(wǎng)絡(luò)的類(lèi)Kuramotom 模型，并考慮互聯(lián)電網(wǎng)跨區(qū)域電能輸送的實(shí)際情況，從電網(wǎng)間電能傳輸量和網(wǎng)間連接數(shù)角度對(duì)互聯(lián)電網(wǎng)的同步及穩(wěn)定性進(jìn)行研究。

1 類(lèi)Kuramoto相振子模型

采用電力網(wǎng)絡(luò)的二階-類(lèi)Kuramoto 模型對(duì)互聯(lián)電網(wǎng)間電能輸送對(duì)整體電網(wǎng)性能的影響進(jìn)行研究。在電力網(wǎng)絡(luò)研究中，考慮節(jié)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)特性的類(lèi)Kuramoto 模型被廣泛應(yīng)用于電力網(wǎng)絡(luò)的同步與穩(wěn)定性研究［16-21］。此模型的數(shù)學(xué)表達(dá)如式（1）所示。

式中：N 為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)；φi為節(jié)點(diǎn)i 的相位偏差；和分別為φi的一階微分和二階微分，為節(jié)點(diǎn)i的頻率偏差，用于反映是否恒定不變；Pi為節(jié)點(diǎn)i 的功率，當(dāng)節(jié)點(diǎn)i 為發(fā)電機(jī)時(shí)，Pi＞0，表示發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)提供功率，當(dāng)節(jié)點(diǎn)K 為負(fù)載時(shí)，Pi＜0，表示負(fù)載節(jié)點(diǎn)消耗功率；α 為損耗參數(shù)；K 為節(jié)點(diǎn)間的耦合強(qiáng)度；｛aij｝為網(wǎng)絡(luò)的鄰接矩陣，描述網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，本文的研究均在無(wú)權(quán)無(wú)向網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行，若節(jié)點(diǎn)i 與節(jié)點(diǎn)j之間有連邊，則aij=aji=1，否則aij=0。

2 電網(wǎng)動(dòng)力學(xué)評(píng)價(jià)指標(biāo)

2.1 臨界同步耦合強(qiáng)度

在類(lèi)Kuramoto 模型中，當(dāng)電力網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的耦合強(qiáng)度K 達(dá)到一定強(qiáng)度Kc時(shí)，系統(tǒng)經(jīng)過(guò)演化后能夠同步運(yùn)行，此時(shí)電網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)頻偏ωi=0；當(dāng)耦合強(qiáng)度K 小于Kc時(shí)，此時(shí)電網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)頻偏ωi≠0，系統(tǒng)運(yùn)行在非同步狀態(tài)。電網(wǎng)剛好能同步運(yùn)行的耦合強(qiáng)度Kc稱為臨界同步耦合強(qiáng)度，Kc越小，表明電力網(wǎng)絡(luò)的同步能力越好。根據(jù)文獻(xiàn)［18］的分析，耦合強(qiáng)度K 正比于節(jié)點(diǎn)間的最大傳輸線容量PMAX，因此Kc越小，意味著可以用更小的傳輸線容量使電網(wǎng)同步運(yùn)行，降低成本，提高性能；同時(shí)，一般電網(wǎng)的同步性能越好，其抗干擾能力越強(qiáng)，電網(wǎng)越穩(wěn)定。

2.2 最大抗擾強(qiáng)度

在電網(wǎng)穩(wěn)定性研究中，通常用電網(wǎng)運(yùn)行在同步狀態(tài)下，對(duì)系統(tǒng)負(fù)載施加短暫功率干擾ΔP，在撤除干擾后系統(tǒng)仍能恢復(fù)同步運(yùn)行狀態(tài)的最大擾動(dòng)強(qiáng)度ΔPmax來(lái)描述電網(wǎng)的穩(wěn)定性能［16-18］，ΔPmax越大，系統(tǒng)穩(wěn)定性越好。根據(jù)文獻(xiàn)［18］的分析以及文獻(xiàn)［22］類(lèi)Kuramoto 動(dòng)力學(xué)模型推導(dǎo)，電力系統(tǒng)能夠承受一定的外界干擾，使系統(tǒng)在撤除干擾后能夠恢復(fù)穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，但如果干擾超過(guò)一定閾值，則系統(tǒng)在撤除干擾后無(wú)法再恢復(fù)穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。以外界功率為干擾源，研究系統(tǒng)穩(wěn)定性能，系統(tǒng)可承受的干擾功率越大，則系統(tǒng)穩(wěn)定性越好。

3 互聯(lián)電網(wǎng)的拓?fù)淠Ｐ蜆?gòu)建

在對(duì)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)行為分析之前，須根據(jù)真實(shí)電網(wǎng)的數(shù)據(jù)構(gòu)建便于仿真分析的互聯(lián)電網(wǎng)拓?fù)淠Ｐ?。在電力網(wǎng)絡(luò)研究中，電網(wǎng)的IEEE 標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試數(shù)據(jù)是公認(rèn)的電網(wǎng)數(shù)據(jù)，其中IEEE14、IEEE30、IEEE39、IEEE57 系統(tǒng)是研究中常用的電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)，各IEEE 標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與基本拓?fù)湫畔⒎謩e如圖1和表1所示。

表1 系統(tǒng)基本拓?fù)湫畔?/p>

圖1 IEEE系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

在 由IEEE14、IEEE30、IEEE39、IEEE57 節(jié) 點(diǎn)系統(tǒng)構(gòu)建的互聯(lián)電網(wǎng)IEEE14-14、IEEE30-30、IEEE14-39、IEEE30-57 上展開(kāi)研究工作，其中子網(wǎng)間的連接方式均采用隨機(jī)連接。當(dāng)互聯(lián)電網(wǎng)中兩個(gè)子網(wǎng)結(jié)構(gòu)不同時(shí)，稱小子網(wǎng)為子網(wǎng)A，大子網(wǎng)為子網(wǎng)B；當(dāng)互聯(lián)電網(wǎng)中兩個(gè)子網(wǎng)結(jié)構(gòu)相同時(shí)，任取其中一個(gè)子網(wǎng)為子網(wǎng)A，另一個(gè)子網(wǎng)為子網(wǎng)B。當(dāng)子網(wǎng)A給子網(wǎng)B 提供功率時(shí)，電網(wǎng)間輸送功率P 取正值，子網(wǎng)B 給子網(wǎng)A 提供功率時(shí)，互聯(lián)電網(wǎng)間輸送功率P取負(fù)值。令互聯(lián)電網(wǎng)中負(fù)載節(jié)點(diǎn)功率Pc=-1，子網(wǎng)A 的負(fù)載總功率為PA=-1 × NAc，子網(wǎng)B 的負(fù)載總功率為PB=-1 × NBc，子網(wǎng)內(nèi)發(fā)電機(jī)功率平均分配，即子網(wǎng)A 發(fā)電機(jī)功率為PAg=-(PA-P)/NAg，子網(wǎng)B 發(fā)電機(jī)功率為PBg=-(PB+P)/NBg，其中NAg、NAc分別為子網(wǎng)A 中發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)和負(fù)載節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)；NBg、NBc分別為子網(wǎng)B 中發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)和負(fù)載節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)。在仿真分析時(shí)，采用經(jīng)典四階-龍格庫(kù)塔積分法進(jìn)行仿真計(jì)算，積分步長(zhǎng)h=0.001，損耗參數(shù)α=0.1，系統(tǒng)中各節(jié)點(diǎn)的初始相位偏差、初始頻率偏差均為0。

4 電網(wǎng)間電能輸送對(duì)電網(wǎng)同步性能的影響

研究互聯(lián)電網(wǎng)子網(wǎng)間連接數(shù)L 一定時(shí)，電網(wǎng)間功率傳輸量對(duì)整體電網(wǎng)同步能力的影響，通過(guò)互聯(lián)電網(wǎng)的臨界同步耦合強(qiáng)度Kc來(lái)描述系統(tǒng)同步性能。令子網(wǎng)間連接數(shù)L=5，構(gòu)建互聯(lián)電網(wǎng)IEEE14-14、IEEE30-30、IEEE14-39、IEEE30-57，并進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。

1）子網(wǎng)結(jié)構(gòu)相同。

在互聯(lián)電網(wǎng)IEEE14-14、IEEE30-30 上進(jìn)行仿真，可得子網(wǎng)結(jié)構(gòu)相同的互聯(lián)電網(wǎng)Kc隨電網(wǎng)間傳輸功率的變化情況如圖2 所示，圖2 中，子網(wǎng)間連接數(shù)取L=5，每個(gè)臨界同步耦合強(qiáng)度Kc數(shù)值均為10 次仿真結(jié)果的平均值。

圖2 子網(wǎng)結(jié)構(gòu)相同的互聯(lián)電網(wǎng)Kc隨電網(wǎng)間傳輸功率P的變化情況

由圖2 可以看出，結(jié)構(gòu)相同的兩個(gè)子網(wǎng)構(gòu)成的互聯(lián)電網(wǎng)，當(dāng)兩個(gè)子網(wǎng)間傳輸功率為零時(shí)，整個(gè)電網(wǎng)的同步性能最優(yōu)，此時(shí)兩個(gè)子網(wǎng)各自平衡功率。當(dāng)兩個(gè)子網(wǎng)間有功率輸送時(shí)，無(wú)論子網(wǎng)A 為子網(wǎng)B 供電還是子網(wǎng)B 為子網(wǎng)A 供電，互聯(lián)電網(wǎng)的同步性能都會(huì)惡化，而且兩個(gè)子網(wǎng)間傳輸功率越大，互聯(lián)電網(wǎng)的同步性能惡化越嚴(yán)重。

2）子網(wǎng)結(jié)構(gòu)不同。

在互聯(lián)電網(wǎng)IEEE14-39、IEEE30-57 上進(jìn)行仿真，可得子網(wǎng)結(jié)構(gòu)不同的互聯(lián)電網(wǎng)Kc隨電網(wǎng)間傳輸功率的變化情況如圖3 所示，圖3 中，子網(wǎng)間連接數(shù)取L=5，每個(gè)臨界同步耦合強(qiáng)度Kc數(shù)值均是10 次仿真結(jié)果的平均值。

圖3 子網(wǎng)結(jié)構(gòu)不同的互聯(lián)電網(wǎng)Kc隨電網(wǎng)間傳輸功率P的變化情況

由圖3 可以看出，結(jié)構(gòu)不同的兩個(gè)子網(wǎng)構(gòu)成的互聯(lián)電網(wǎng)，電網(wǎng)同步性能最優(yōu)時(shí)對(duì)應(yīng)的子網(wǎng)間傳輸功率不為零，而是一個(gè)大于零的正數(shù)，記為Pc，電網(wǎng)間傳輸功率P 偏離最佳網(wǎng)間傳輸功率Pc時(shí)，電網(wǎng)同步性能惡化，偏離的程度越大，電網(wǎng)的同步性能惡化的越嚴(yán)重。在子網(wǎng)間傳輸功率相同的情況下，如果是小子網(wǎng)A 為大子網(wǎng)B 供電（P＞0），電網(wǎng)同步性能優(yōu)于大子網(wǎng)B 給小子網(wǎng)A 供電（P＜0）。仿真表明IEEE14-39、IEEE30-57 系統(tǒng)分別在Pc=6、Pc=4 附近臨界同步耦合強(qiáng)度取得最小值，系統(tǒng)同步性能最佳，偏離最佳網(wǎng)間傳輸功率值，系統(tǒng)同步性能惡化。

綜上，結(jié)構(gòu)相同子網(wǎng)構(gòu)成的互聯(lián)電網(wǎng)，電網(wǎng)間電能的傳輸降低互聯(lián)電網(wǎng)的同步性能；結(jié)構(gòu)不同的子網(wǎng)構(gòu)成的互聯(lián)電網(wǎng)，小子網(wǎng)A 給大子網(wǎng)B 傳輸適量電能有利于提高電網(wǎng)同步性能，但電能傳輸量P 偏離最佳傳輸量Pc時(shí)，將會(huì)降低系統(tǒng)同步性能。

5 電網(wǎng)間電能輸送對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性能的影響

研究子網(wǎng)間連接數(shù)一定時(shí)，電網(wǎng)間功率傳輸量P 對(duì)整體電網(wǎng)穩(wěn)定性的影響，采用系統(tǒng)最大抗擾強(qiáng)度ΔPmax來(lái)衡量。在互聯(lián)電網(wǎng)IEEE14-14、IEEE30-30、IEEE14-39、IEEE30-57進(jìn)行仿真，令電網(wǎng)間連接數(shù)L=5，構(gòu)建相應(yīng)互聯(lián)電網(wǎng)模型。

1）子網(wǎng)結(jié)構(gòu)相同。

在互聯(lián)電網(wǎng)IEEE14-14、IEEE30-30 上進(jìn)行仿真，令I(lǐng)EEE14-14、IEEE30-30系統(tǒng)耦合強(qiáng)度分別為：K=6、K=15，子網(wǎng)間連接數(shù)均取L=5，使各系統(tǒng)運(yùn)行在同步狀態(tài)，給系統(tǒng)中每個(gè)負(fù)載節(jié)點(diǎn)施加擾動(dòng)功率ΔP，擾動(dòng)時(shí)間Δt=5 s，系統(tǒng)最大抗擾強(qiáng)度ΔPmax數(shù)值取10次仿真結(jié)果的平均值，結(jié)果如圖4所示。

圖4 子網(wǎng)結(jié)構(gòu)相同的互聯(lián)電網(wǎng)的最大抗擾強(qiáng)度ΔPmax隨電網(wǎng)間傳輸功率P的變化

由圖4可以看出，由結(jié)構(gòu)相同的兩個(gè)子網(wǎng)構(gòu)成的互聯(lián)電網(wǎng)，在互聯(lián)電網(wǎng)間的傳輸功率P 由PA到-PB的變化過(guò)程中，互聯(lián)電網(wǎng)的最大抗擾強(qiáng)度ΔPmax先增大后減小，并均在P=0 處取得最大值，系統(tǒng)抗擾性能最佳，即由結(jié)構(gòu)相同的兩個(gè)子網(wǎng)構(gòu)成的互聯(lián)電網(wǎng)，電網(wǎng)間輸送電能將降低系統(tǒng)穩(wěn)定性。圖3 中圖形關(guān)于P=0 不對(duì)稱是由于網(wǎng)間連接是隨機(jī)互聯(lián)，所得鄰接矩陣并不對(duì)稱，因此電網(wǎng)間功率正負(fù)向傳輸?shù)男Ч⒉幌嗤?/p>

2）子網(wǎng)結(jié)構(gòu)不同。

在互聯(lián)電網(wǎng)IEEE14-39、IEEE30-57 上進(jìn)行仿真，令I(lǐng)EEE14-39、IEEE30-57系統(tǒng)耦合強(qiáng)度分別為：K=14、K=23，子網(wǎng)間連接數(shù)均取L=5，使各系統(tǒng)運(yùn)行在同步狀態(tài)，給系統(tǒng)中每個(gè)負(fù)載節(jié)點(diǎn)施加擾動(dòng)功率ΔP，擾動(dòng)時(shí)間Δt=5 s，系統(tǒng)最大抗擾強(qiáng)度ΔPmax數(shù)值取10次仿真結(jié)果的平均值，結(jié)果如圖5所示。

圖5 子網(wǎng)結(jié)構(gòu)不同的互聯(lián)電網(wǎng)ΔPmax隨電網(wǎng)間傳輸功率P的變化情況

由圖5 可以看出，結(jié)構(gòu)不同的兩個(gè)子網(wǎng)構(gòu)成的互聯(lián)電網(wǎng)，在互聯(lián)電網(wǎng)的傳輸功率P 由PA到-PB的變化過(guò)程中，互聯(lián)電網(wǎng)的最大抗擾強(qiáng)度ΔPmax先增大后減小，在IEEE14-39 系統(tǒng)中，ΔPmax并非在系統(tǒng)最佳同步點(diǎn)P=6 時(shí)獲得最大值，而是在P=9 處取得最大值，此時(shí)系統(tǒng)抗擾性能最佳；在IEEE30-57 系統(tǒng)中，ΔPmax并非在系統(tǒng)最佳同步點(diǎn)P=4時(shí)獲得最大值，而是在P=-10處取得最大值，此時(shí)系統(tǒng)抗擾性能最佳。因此，在子網(wǎng)結(jié)構(gòu)不同的互聯(lián)電網(wǎng)中，在電網(wǎng)間電能傳輸最佳穩(wěn)定點(diǎn)上沒(méi)有一致性規(guī)律。

6 子網(wǎng)間連接數(shù)對(duì)互聯(lián)電網(wǎng)同步性能的影響

研究當(dāng)電網(wǎng)間輸送功率P 一定時(shí)，子網(wǎng)間連接數(shù)對(duì)互聯(lián)電網(wǎng)同步性能的影響，通過(guò)互聯(lián)電網(wǎng)的臨界同步耦合強(qiáng)度Kc來(lái)描述系統(tǒng)同步性能，仿真結(jié)果Kc值均為10次仿真結(jié)果的平均值。

1）子網(wǎng)結(jié)構(gòu)相同。

在互聯(lián)電網(wǎng)IEEE14-14、IEEE30-30上進(jìn)行仿真，其中IEEE14-14系統(tǒng)電網(wǎng)間傳輸功率取P=4，IEEE30-30系統(tǒng)電網(wǎng)間傳輸功率取P=6，仿真結(jié)果如圖6所示。

從圖6 可以看出，在由結(jié)構(gòu)相同子網(wǎng)構(gòu)成的互聯(lián)電網(wǎng)中，當(dāng)電網(wǎng)間傳輸功率P 一定時(shí)，隨著子網(wǎng)間連接數(shù)的增加，互聯(lián)電網(wǎng)的臨界同步耦合強(qiáng)度Kc先迅速減小，隨后波動(dòng)減小，且減小趨勢(shì)減緩。

圖6 子網(wǎng)結(jié)構(gòu)相同的互聯(lián)電網(wǎng)臨界同步耦合強(qiáng)Kc隨子網(wǎng)間連接數(shù)L的變化

2）子網(wǎng)結(jié)構(gòu)不同。

在互聯(lián)電網(wǎng)IEEE14-39、IEEE30-57 上進(jìn)行仿真，其中IEEE14—39 系統(tǒng)電網(wǎng)間傳輸功率取P=4，IEEE30-57 系統(tǒng)電網(wǎng)間傳輸功率取P=8。仿真結(jié)果如圖7所示。

從圖7 可以看出，在由結(jié)構(gòu)不同子網(wǎng)構(gòu)成的互聯(lián)電網(wǎng)中，當(dāng)電網(wǎng)間傳輸功率P 一定時(shí)，隨著子網(wǎng)間連接數(shù)的增加，互聯(lián)電網(wǎng)的臨界同步耦合強(qiáng)度Kc先迅速減小，隨后波動(dòng)減小，且減小趨勢(shì)減緩。

圖7 子網(wǎng)結(jié)構(gòu)不同的互聯(lián)電網(wǎng)臨界同步耦合強(qiáng)Kc隨子網(wǎng)間連接數(shù)L的變化

綜上，無(wú)論構(gòu)成互聯(lián)電網(wǎng)的子網(wǎng)結(jié)構(gòu)是否相同，當(dāng)電網(wǎng)間傳輸功率P一定時(shí)，當(dāng)子網(wǎng)間連接數(shù)從1條增加為2 條時(shí)，系統(tǒng)臨界同步耦合強(qiáng)度Kc顯著減小，電網(wǎng)的同步能力顯著增強(qiáng)；繼續(xù)增加子網(wǎng)間連接數(shù)，Kc波動(dòng)下降，網(wǎng)絡(luò)的同步能力雖有改善但不再明顯。

7 子網(wǎng)間連接數(shù)對(duì)互聯(lián)電網(wǎng)穩(wěn)定性能的影響

研究當(dāng)電網(wǎng)間輸送功率P一定時(shí)，子網(wǎng)間連接數(shù)對(duì)互聯(lián)電網(wǎng)穩(wěn)定性的影響，采用系統(tǒng)穩(wěn)定狀態(tài)下可承受的最大功率擾動(dòng)強(qiáng)度ΔPmax來(lái)衡量互聯(lián)電網(wǎng)的穩(wěn)定性能，仿真結(jié)果ΔPmax值均為10次仿真結(jié)果的平均值。

1）子網(wǎng)結(jié)構(gòu)相同。

在IEEE14-14、IEEE30-30上進(jìn)行仿真，子網(wǎng)間連接方式采用隨機(jī)連接。在仿真實(shí)驗(yàn)中，IEEE14-14系統(tǒng)電網(wǎng)間傳輸功率取P=4，耦合強(qiáng)度取K=8；IEEE30-30 系統(tǒng)子網(wǎng)間傳輸功率取P=6，耦合強(qiáng)度取K=12，使各系統(tǒng)運(yùn)行在同步狀態(tài)，給每個(gè)負(fù)載節(jié)點(diǎn)施加擾動(dòng)功率ΔP，擾動(dòng)時(shí)間Δt=5s，仿真結(jié)果如圖8所示。

圖8 子網(wǎng)結(jié)構(gòu)相同的互聯(lián)電網(wǎng)的最大抗擾強(qiáng)度ΔPmax隨子網(wǎng)間連接數(shù)L的變化

由圖8 可以看出，在由結(jié)構(gòu)相同子網(wǎng)構(gòu)成的互聯(lián)電網(wǎng)中，當(dāng)電網(wǎng)間傳輸功率P 一定時(shí)，互聯(lián)電網(wǎng)可承受的最大抗擾強(qiáng)度ΔPmax隨著電網(wǎng)間連接數(shù)L的增加而呈波動(dòng)增大趨勢(shì)，表明在電網(wǎng)間傳輸功率一定時(shí)，隨著電網(wǎng)間連接數(shù)的增加，系統(tǒng)穩(wěn)定性呈波動(dòng)增強(qiáng)趨勢(shì)。

2）子網(wǎng)結(jié)構(gòu)不同。

在互聯(lián)電網(wǎng)IEEE14-39、IEEE30-57上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)仿真。在仿真實(shí)驗(yàn)中，IEEE14-39 系統(tǒng)電網(wǎng)間傳輸功率取P=4，耦合強(qiáng)度取K=8；IEEE30-57 系統(tǒng)電網(wǎng)間傳輸功率取P=8，耦合強(qiáng)度取K=18，使各系統(tǒng)運(yùn)行在同步狀態(tài)，給每個(gè)負(fù)載節(jié)點(diǎn)施加擾動(dòng)功率ΔP，擾動(dòng)時(shí)間Δt=5 s，仿真結(jié)果如圖9所示。

圖9 子網(wǎng)結(jié)構(gòu)不同的互聯(lián)電網(wǎng)最大抗擾強(qiáng)度ΔPmax隨子網(wǎng)間連接數(shù)L的變化

由圖9 可以看出，在由結(jié)構(gòu)不同子網(wǎng)構(gòu)成的互聯(lián)電網(wǎng)中，在電網(wǎng)間傳輸功率P 一定時(shí)，當(dāng)子網(wǎng)間連接數(shù)從1 條變?yōu)? 條時(shí)，電網(wǎng)的抗擾能力有顯著增強(qiáng)，此后隨著子網(wǎng)間連接數(shù)的增大，電網(wǎng)抗擾能力雖有增強(qiáng)，但變化幅度不大。

綜上，無(wú)論構(gòu)成互聯(lián)電網(wǎng)的子網(wǎng)結(jié)構(gòu)是否相同，當(dāng)電網(wǎng)間傳輸功率P 一定時(shí)，隨著子網(wǎng)間連接數(shù)的增加，互聯(lián)電網(wǎng)可承受的最大抗擾強(qiáng)度ΔPmax隨著電網(wǎng)間連接數(shù)L 的增加而呈波動(dòng)增大趨勢(shì)。因此，在電網(wǎng)間傳輸功率P 一定時(shí)，隨著電網(wǎng)間連接數(shù)的增加，系統(tǒng)穩(wěn)定性呈波動(dòng)增強(qiáng)趨勢(shì)。

8 結(jié)語(yǔ)

區(qū)域電網(wǎng)進(jìn)行互聯(lián)，互相進(jìn)行電能補(bǔ)充，是提高資源利用率和設(shè)備利用率的有效方法。采用IEEE標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試網(wǎng)絡(luò)模擬區(qū)域電網(wǎng)互聯(lián)，對(duì)互聯(lián)電網(wǎng)電能輸送情況下電力網(wǎng)絡(luò)的同步及穩(wěn)定性問(wèn)題進(jìn)行了深入的分析研究。研究表明，當(dāng)子網(wǎng)間連接數(shù)一定時(shí)，結(jié)構(gòu)相同的兩個(gè)子網(wǎng)互聯(lián)，電網(wǎng)的同步能力與穩(wěn)定性隨著電網(wǎng)間傳輸功率的增大而惡化。結(jié)構(gòu)不同的兩個(gè)子網(wǎng)互聯(lián)，當(dāng)小子網(wǎng)向大子網(wǎng)傳輸一定功率時(shí)，電網(wǎng)的同步能力達(dá)到最優(yōu)，繼續(xù)增大子網(wǎng)間傳輸功率值會(huì)惡化網(wǎng)絡(luò)的同步能力。當(dāng)電網(wǎng)間傳輸功率一定時(shí)，子網(wǎng)間連接數(shù)從1 條變?yōu)? 條時(shí)，對(duì)電網(wǎng)同步能力和穩(wěn)定性的改善最大，繼續(xù)增大子網(wǎng)間連接數(shù)，電網(wǎng)同步能力及穩(wěn)定性雖有提高但變化不大。