非解析复变电力系统电压稳定的动态分析方法

由于电力系统是非解析复变系统,节点电压不是负荷电流的解析复变函数。在复数域内,节点电压不能直接对负荷电流求导,所以尚没有文献应用动态分析方法研究电力系统的电压稳定性。提出非解析复变电力系统的动态分析方法,定义电力系统综合动态等值阻抗,证明电力系统达到极大传输功率的必要条件是系统综合动态等值阻抗模等于负荷静态等值阻抗模。仿真计算表明:电力系统极大传输功率的必要条件是正确的;阻抗模裕度最小值决定系统电压稳定整体水平,重点监控最小阻抗模裕度节点的电压稳定水平最有价值。动态分析方法为进一步建立电力系统非线性等值模型及应用非线性等值模型快速准确计算极限潮流提供了理论基础。电力系统极大传输功率判据也可用于判断大规模电力系统潮流解是否可行。     

基于泰勒级数的节点类型转换预测方法

连续潮流法作为电力系统分析的重要工具,其过程中所存在的节点类型转换问题对电力系统的安全稳定评估具有重要意义。针对这一问题,提出一种基于泰勒级数的节点类型转换预测方法。首先分析了负荷增长对节点类型转换的影响,并将节点电压和负荷电流展开为功率参变量的高阶泰勒级数;然后明晰了节点类型的转换原理,并建立了节点类型转换预测的数学模型。通过这一模型可方便得知,节点类型转换的本质是节点强有效性约束条件的转化。仿真结果表明,基于泰勒级数等值的节点转换预测方法能够在误差允许的范围内准确地计算出节点类型转换时所对应的功率参变量,准确预测出系统中的节点类型转换情况。     

基于动态潮流的非线性规划法求解电压稳定裕度

电力系统电压稳定裕度是评估电力系统安全稳定性的重要指标。鉴于常规非线性规划法求解电压稳定裕度时,未计及负荷增长过程中各发电机组有功出力的增长方式,计算结果过于理想。结合动态潮流思想,提出一种考虑发电机有功出力增长方式约束的动态非线性规划法模型。在模型中,以结合实际选定的发电机有功出力增长方式来分担系统全部有功不平衡功率,使得利用动态非线性规划法求得的电力系统负荷裕度结果更加贴近实际,不受平衡点选择的影响。IEEE-30节点测试系统和辽宁电网实际系统的算例结果表明,利用动态非线性规划法计算的电力系统电压稳定裕度结果较常规非线性规划法更具合理性和实用性。     

基于解析法的概率暂态稳定扰动后初值计算

根据一段时间内负荷和发电机的运行曲线,采用解析法计算和分析了在电力系统受到扰动后瞬间节点电压和电流的均值和协方差,完成了解析法概率暂态稳定分析的初值计算。以节点注入功率和PV节点电压运行曲线构成系统的多运行方式,计及了节点注入之间的相关性,在发电机变量的概率特性计算基础上,推导了扰动后节点电压、电流的均值和协方差的线性化算式。为便于协方差的计算,由电力系统的运行特点提出了变阻抗负荷模型,对其余的各种负荷和发电机模型也提出了相应的解决方法。根据线性化和完整二阶2种概率潮流的计算结果,以三相短路故障为例,在一8机系统的算例上完成了计算分析。结果表明,短路电压均值的计算精度较高,短路电压协方差的误差较大。     

计及发电机励磁电流约束和电枢电流约束的可用输电能力

建立了基于连续潮流的可用输电能力计算模型,在考虑系统静态电压稳定约束的基础上,同时计及电压幅值约束和热稳定约束,根据同步发电机的运行特性,计及励磁电流和电枢电流对发电机无功的影响,将越限发电机所在节点由PV节点转化为PIf或PIa节点,基于不同节点类型下的无功功率模型,对雅克比矩阵和连续参数的偏导数矢量进行修正.通过IEEE 30节点系统的算例仿真,验证了该模型和算法的可行性.     

电力系统线性化动态最优潮流模型

电力系统在线经济运行计算亟需可快速获取完整调度信息的线性化动态最优潮流模型。基于系统关联矩阵将节点功率平衡方程解耦为线路功率流和损耗流两部分,对损耗流部分进行等价代换,并消去方程中的三角函数项,采用泰勒级数法对残存的非线性项进行线性化处理,建立起可以同时求解电压幅值和线路无功功率的线性化动态最优潮流模型。基于简化原对偶内点法对所建模型进行求解,在迭代过程中不断更新泰勒级数法所需的基准点信息,以提高模型的计算精度。IEEE 30节点、IEEE 118节点、IEEE 300节点以及某市117节点等值系统的算例测试表明,所建线性化模型能在获取更完备调度信息的同时仍具有较高的计算精度和求解效率。     

基于节点戴维南等值的静态电压稳定裕度快速求解

提出一种基于节点戴维南等值参数的静态电压稳定裕度的快速计算方法。通过建立戴维南内电势与负荷裕度的二次多项式模型及节点电压与负荷裕度之间的泰勒展开模型,运用电网基态的参数,求取该节点的戴维南等值参数。根据鼻形点所处的边界条件,导出负荷裕度与等值参数之间的内在联系,从而计算出研究节点的最大负荷裕度。不同于连续潮流计算方法和其他电力系统戴维南等值方法,该方法计算简单快速,能给出节点负荷水平,直观明了。应用这种戴维南等效电路方法计算节点负荷水平时,越是靠近电压稳定极限点,其计算结果越准确。IEEE14和IEEE30节点系统计算验证了此方法的正确性和实用性。     

计及发电机励磁电流约束和电枢电流约束的连续潮流

在传统连续潮流算法中,发电机无功限制采用定上、下限值来处理,随着有功负荷增加,无功限值通常不变,得到的电压稳定裕度偏大。根据同步发电机的无功出力特性,提出同时计及发电机励磁电流约束和电枢电流约束的连续潮流模型和方法。当相应参数越限时,将发电机节点转换为励磁恒定模型或者电枢电流恒定模型进行计算。所提PV、PEq、PIa节点类型双向转换逻辑可在潮流迭代内进行发电机限制模式的转换,模拟实际系统无功能力的变化。分岔点类型识别模块可以识别崩溃点类型及关键约束。通过新英格兰39节点算例的仿真,证明所提算法是有效的。     

基于泰勒级数的PV曲线求取及参变量选择分析

PV曲线是电力系统静态电压稳定分析的重要工具。应用泰勒级数法可快速求取计及无功约束时的PV曲线。针对以往文献在以功率参量为参变量时,泰勒级数在电压稳定临界点处不收敛的问题,研究了应用泰勒级数解决电压稳定问题时参变量的选择方法,证明了以电压模为参变量的可行性。推导了PV节点无功约束量关于功率参变量的泰勒解析式,由此可根据无功上限来预测无功越界时的系统功率参数值。建立了PQ节点有功功率关于电压模的泰勒级数,根据解析关系式可直接绘制负荷节点的PV曲线。最后通过对IEEE 30节点系统仿真验证了所提方法具有较快的计算速度和较高的计算精度。     

基于潮流估计和分块负荷削减的配电网可靠性评估算法

基于中压配电网闭环设计、开环运行的特点,以及元件电压降落、功率损耗及树状网络潮流分布的特点,推导出了节点电压、支路传输功率与支路阻抗的关系。在节点负荷矩基础上推导出了计算和修正节点负荷矩的等值阻抗和等值功率计算公式;提出了配电网故障解析中负荷转移后的电压估计模型、送端馈线潮流估计模型和受端馈线潮流估计模型,提高了可靠性评估中元件故障状态下潮流计算的效率。以分块链表简化配电网的结构并给出分块负荷削减的模型,实现了计及潮流约束的配电网可靠性评估。IEEE 33节点系统和工程算例仿真表明,文中提出的负荷削减模型与潮流估算模型相结合可快速、准确地实现中压配电网的可靠性计算,具有较高的工程实用价值。     

感应发电机接入配电网的短路计算序分量模型及算法

分布式发电大规模接入电网将改变潮流和短路电流的分布。利用感应发电机(induction generator,IG)正负序静态等值电路,研究电网不对称故障时定转子磁链序分量相关系数,并结合故障过程中IG暂态磁链特性和转差,建立IG短路计算的序分量电流源模型。比较计及转差前后和不同接入容量时多感应发电机(induction generators,IGs)端电压和短路电流响应,揭示出IGs短路电流与电网节点电压的耦合关系。推导电网故障瞬间IG暂态等值电势,提出计及转差变化的多IGs配电网短路电流的对称分量迭代算法。采用PSCAD/EMTDC仿真软件中IG的5阶动态模型,仿真验证了所提方法的正确性。     

交直流电力系统概率潮流计算

基于概率理论的解析法,提出了包含直流系统的概率潮流模型。以节点注入功率和PV节点电压运行曲线构成系统的多运行方式,并计及节点注入之间的相关性,对交直流电力系统进行概率潮流计算,获得了节点电压及直流系统变量的均值和协方差。由随机变量数字特征的基本性质和交流系统概率潮流计算的原理,在直角坐标系下推导了不同直流控制方式的交直流概率潮流算式。以整流器定电流控制、逆变器定电压控制为例,在改造后的新英格兰39节点系统上计算了节点电压及换流器各角度的均值和标准差,分析结果表明了所提算法的有效性。     

计及发电机励磁调差系数的潮流计算方法分析

研究了发电机励磁调差系数与无功功率的关系,以及计及发电机励磁调差系数的潮流计算模型。该模型摒弃了传统潮流中将发电机节点设为PV节点的假设,而将发电机节点的电压看成随无功功率而变化的变量。以IEEE14、IEEE30、IEEE118节点和某省实际电网等不同规模的电力系统为算例,并与传统潮流对比,结果表明该算法不仅对小规模电力系统具有很好的收敛性,对大规模电力系统也具有良好的收敛性。本文方法可使潮流计算结果更加准确,无功功率在发电机之间的分配更加合理,并且在维持电压稳定、降低系统网损方面具有优越性。     

计及负荷电压静态特性的电力系统最小负荷裕度的快速评估

负荷裕度是静态电压稳定性最重要指标之一,定义了非线性复变电力系统的最小负荷裕度。利用非线性电路动态等值方法,引入功率参变量,构造拉格朗日函数。证明非线性电力网络负荷节点获取极大有功功率的必要条件：负荷静态等值阻抗模等于负荷节点看进系统的动态等值阻抗模,然后提出评估电压稳定性的阻抗模裕度指标。同一扰动下,阻抗模裕度越小,电压稳定性越薄弱,节点负荷裕度越小,只需计算最薄弱节点的最大负荷裕度,即系统最小负荷裕度。通过阻抗模裕度最先到达零来确定最薄弱节点获取的极大有功功率,计算其最大负荷裕度。计及负荷功率扰动方式与负荷电压静态特性,通过对IEEE30节点系统的仿真表明：单节点负荷功率扰动方式及恒定阻抗与恒定电流负荷比例的增加,提高了系统的最小负荷裕度。     

基于广域测量的在线电压稳定监视

广域测量技术的发展和应用为电力系统电压稳定监视奠定了基础。对采用局部电压、电流变化估计电网侧等值阻抗进行了分析,指出利用SCADA/EMS测量数据不能准确估计电网侧等值阻抗的缺陷,提出基于节点电压和负荷电流相量变化的改进方法和电压稳定性指标。采用广域测量系统间接地避免潮流方程在临界点的不收敛,弥补传统方法在应用中存在的系统规模过大、非线性模型不准确、数据多且更新不及时、速度慢等缺陷。通过仿真计算表明该指标能够正确指示节点的电压稳定性,适于对节点在线静态电压稳定的监视,具有一定实用性。     

基于广域测量的在线电压稳定监视

广域测量技术的发展和应用为电力系统电压稳定监视奠定了基础.对采用局部电压、电流变化估计电网侧等值阻抗进行了分析,指出利用SCADA/EMS测量数据不能准确估计电网侧等值阻抗的缺陷,提出基于节点电压和负荷电流相量变化的改进方法和电压稳定性指标.采用广域测量系统间接地避免潮流方程在临界点的不收敛,弥补传统方法在应用中存在的系统规模过大、非线性模型不准确、数据多且更新不及时、速度慢等缺陷.通过仿真计算表明该指标能够正确指示节点的电压稳定性,适于对节点在线静态电压稳定的监视,具有一定实用性.     

基于潮流及短路计算的电力系统Ward等值实现方法

对电力系统进行电磁暂态计算,需搭建原系统的等值模型。在电力市场环境下,由于商业机密,相关从业人员可能不具有电力系统外部网络信息,或不具备对大型电力系统进行等值的软件模块,这给工程计算带来了困难。针对这一问题,提出一种基于潮流和短路计算的电力系统Ward等值实现方法。首先将内部网络流向边界节点的电流作为边界节点的等效注入电流,进而对边界节点进行短路电流计算,获得相应的短路电流和节点电压,最后通过节点电压方程求解等值系统参数。理论和实际系统算例分析表明,该方法具有极高的准确性。     

基于扩展潮流模型的电力系统电压稳定分析

提出一种追踪系统PV曲线并判断其电压崩溃类型的改进算法。它采用扩展潮流模型，应用连续潮流方法。给出新的发电机电流极限约束的直接处理算法，解决了计及发电机电流约束时，潮流难于收敛和不易精确求出电压崩溃点的问题；对不易精确求得的极限诱导分岔点，通过在连续潮流法的校正步骤中将关键的极限约束方程作为附加方程来快速而精确地求解。New-England 39节点系统和IEEE118节点系统算例表明该模型和算法的有效性和合理性。     

基于网损等值负荷模型的改进直流最优潮流算法

交流最优潮流因需要处理大量非线性约束,求解效率不高,且在求解含有小阻抗支路和重负荷特征的病态电力系统时,容易出现不收敛的情况;而直流最优潮流计算速度快,可以处理病态电力系统,但是计算精度较低。基于此,文中提出了基于网损等值负荷模型的改进直流最优潮流算法。该算法首先采用网损等值负荷等效替代线路网损,有效地提高了原有直流模型的计算精度;然后使用简化原—对偶内点法进行求解,提高了算法的计算效率。通过对IEEE 30节点、IEEE 300节点、Polish 2736节点和Polish 3120节点系统的测试,证明了所提算法不仅有着较高的计算精度和效率,而且在不依赖于交流潮流解的基础上对于病态电力系统具有较强的处理能力。     

静态电压稳定分析中发电机的无功功率及其越限处理

求取电力系统电压稳定极限必须考虑发电机的无功限制,为此在分析最 大定子电流约束和最大励磁电流约束对发电机无功输出影响的基础上, 比较处理负荷静态特性的方法,通过计及发电机无功输出的电压倚赖特性, 提出了一种处理发电机无功越限的新方法,并给出了该方法在连续潮流计 算中的实现。通过一个计算实例分析比较了几种类似方法,证明了所提方 法的优越性。