18、智能电网系统：建模与分析

智能电网系统：建模与分析

1. 智能电网设计的基本目标

智能电网设计主要有两个基本目标：
- 以最低价格提供优质电力。
- 通过保持电网稳定来确保服务的连续性。

电网稳定性问题较为复杂，需要为电网的每个元素构建动态模型，并确定研究的时间范围。在之前的研究中，已经通过自动发电控制（AGC）和负荷频率控制（LFC）讨论了一些稳态稳定性方面的内容。而电力系统暂态稳定性研究则需要更深入地对电力系统进行建模，以体现能源源的动态特性。为了研究如何为系统负载提供额定电压，需要使用平衡系统模型的电力系统稳态模型。目前，已经学习了如何为变压器、负载和发电机开发标幺值模型，并将使用这些模型来构建系统模型。

2. 电网建模的必要性

要构建智能电网，需要将电网的各个元素用标幺值系统表示。电网的每个元素都有其自身的电压、功率和阻抗额定值，这些额定值为用户提供了该元素安全使用的信息。之后，需要选择一个共同的系统功率基准，并将电网的所有元素转换到相同的共同基准上。

电网模型主要用于解决两个基本的工程设计问题：
- 潮流研究 ：所有能源源按计划向电网网络注入电力，以满足预定的系统负载。潮流研究的目标是计算母线电压。
- 短路研究 ：在已经解决潮流问题且母线电压已知的情况下进行。母线负载由其负载阻抗模型替代，短路研究的目标是研究“如果……那么……”的条件，以计算电网系统中任何位置发生故障时的故障电流和断路器的短路电流容量。

3. 电网模型示例分析

3.1 八母线电网系统

下面是一个八母线电