不需雅可比左特征向量的负荷裕度灵敏度新算法

电力系统静态电压稳定裕度灵敏度是电压稳定分析与控制的关键技术之一。目前广泛采用的负荷裕度灵敏度计算方法依赖于鞍结分岔点雅可比零特征值左特征向量。鞍结分岔点雅可比零特征值左特征向量需要计算2(n?1)个线性方程。如果控制变量个数较少,计算效率较低。提出了一种不需要鞍结分岔点雅可比零特征值左特征向量的负荷裕度灵敏度计算方法。在灵敏度自适应引导求取负荷裕度的最后一步,利用局部曲线拟合及相关高阶灵敏度技术,对弱节点分析得到了负荷裕度与控制参数的灵敏度。多个IEEE测试系统和湖南电网的数值计算结果表明,所提方法有效且实用。     

电压稳定极限诱导分岔点快速追踪方法

电力系统极限诱导分岔往往是由无功越限引起的,据此提出一种极限诱导分岔点快速追踪方法。首先给出了无功越限导致系统电压失稳的判据。远离分岔点时利用局部曲线拟合技术,自适应确定负荷增长步长,快速逼近分岔点;在靠近分岔点处采用二阶灵敏度方法对增长步长内PV节点到PQ节点转换的PV节点集触发无功上限排序,校正负荷增长步长,再结合步长折半搜索方法和分岔点判据很容易追踪到系统的极限诱导分岔点。对IEEE 118节点测试系统的计算结果表明,所提方法是快速、实用的。     

基于统一灵敏度法的静态电压稳定预防控制

针对低电压校正控制和电压稳定裕度提高的预防控制采用不同的灵敏度指标和控制程序问题,提出了新的静态稳定预防控制方法。该法基于电压稳定灵敏度的等效分析,对电压校正和提高稳定裕度的控制措施进行综合排序,对不同类型的严重故障加入相应的控制约束,建立基于灵敏度的优化控制子问题实现对两方面的安全控制。在算法实现中,采用曲线拟合方法快速计算故障后的稳定裕度,并分析了提高算法效率的方法。该算法不需要计算零特征根的左特征向量,节省了计算量,且在临界点处能够提供相同的控制灵敏度排序。通过对实际的703节点系统仿真,结果验证了所提出的方法是有效的。     

基于电网拓扑优化的电压稳定预防控制方法

电压稳定是电力系统安全稳定运行的重要内容之一,然而某些故障或扰动的发生可能导致系统的负荷裕度大幅度降低,甚至造成电压失稳。为增强系统的电压稳定性,提出采用改变母线运行方式的方法优化电网拓扑结构,从而提高电力系统的负荷裕度,确保基态系统和预想事故下的电压稳定性。提出了计及预想事故的电压稳定预防控制模型,并发展了一套阶段式的母线运行方式优化求解方法。首先利用线路参数的灵敏度指标对母线运行方案进行预筛选,快速筛选出可以提高负荷裕度的备选方案集,以减小计算规模;随后在此集合上基于look-ahead裕度指标对运行方案排序,并以连续潮流法的分析结果确定有效母线运行方案;最后,通过IEEE 118和1648节点系统的仿真结果验证了所提方法的有效性。     

基于发电机功率分配因子的静态电压稳定预防控制

针对静态电压稳定预防控制实用性的问题,提出一种在线静态电压稳定预防控制算法。该算法引入未来时刻发电机功率分配因子作为电压稳定裕度的控制变量,利用电压稳定裕度对各类控制参数的灵敏度信息,通过集中调度和预选参与调度集等策略,形成预防控制所需要的线性规划模型,给出预防电压失稳的调度方案。算法的优点是可将严重故障和失稳故障放在统一的模型中求解;引入未来时刻发电机功率分配因子作为电压稳定裕度的控制变量,可有效地减少其他控制参数的调整量。对湖南实际电网750节点系统的试验,证明了所提方法的有效性和实用性。     

基于负荷裕度灵敏度的电压稳定控制方法

提出应用系统控制参数与系统负荷裕度之间的灵敏度关系，对电力系统电压稳定进行控制的方法。首先建立了系统控制参数与系统负荷裕度之间灵敏度的数学模型，在此基础上对系统的各种控制参数的灵敏度值进行计算和排序，最后给出了预防电压失稳的控制方法。仿真结果证实了本方法计算控制参数灵敏度值排序的快速性、准确性以及控制的有效性。     

极限诱导分岔最小负荷裕度计算方法

由于极限诱导分岔点处的潮流雅可比矩阵非奇异,因此电压稳定裕度对参数灵敏度的计算存在困难。对此,采用分岔点处参数灵敏度计算的新方法,只需求解一个左端系数阵为扩展潮流雅可比矩阵的线性方程组,进而提出了包含极限诱导分岔点在内的静态电压稳定最小负荷裕度计算方法。该方法结合负荷增长模式及其波动形式,建立了连续潮流模型和求取最小负荷裕度的优化模型。IEEE 118节点系统的仿真算例验证了所述方法的简单有效性。     

计及稳定裕度约束的最优协调电压控制

为防止故障后系统电压崩溃并维持一定的稳定裕度,提出一种计及稳定裕度约束的协调电压控制策略。该策略基于模型预测控制和轨迹灵敏度方法建立电压协调控制模型。在每个控制周期初始时刻识别系统分岔方式,通过计算相应分岔方式下电压稳定裕度的灵敏度构建稳定裕度约束。若控制周期初始时刻存在稳定平衡点,则将稳定裕度约束加入优化模型,求解最优控制序列。新英格兰39节点系统和Nordic3252节点系统的仿真结果表明,该方法在协调优化电压幅值的同时确保了系统的稳定裕度。     

一种防止电压失稳的切负荷控制方法

从电力网络2节点等值模型及电压不稳定指标出发研究防止电压失稳的切负荷控制方案。利用节点等值模型计算电压不稳定指标对负荷的灵敏度;综合考虑负荷节点控制能力及有效性来选择切负荷地点;并以保持电压稳定裕度为目标来计算切负荷量;最后基于此构建了集中式优化切负荷控制系统方案,与电压不稳定监视功能相配合,制定合理的控制措施,防止电压失稳。基于典型系统的仿真结果表明该方案能有效地阻止系统电压持续恶化,维持系统电压稳定裕度及电压水平。所提算法简单,有很好的适应性。     

电力系统电压稳定鞍结分岔点的快速求取方法

为快速求取电力系统电压稳定鞍结分岔点,提出一种自动变步长的连续潮流法和局部曲线拟合法相结合的方法。运用广义戴维南动态等值原理,证明非线性电力网络传输功率达到极值必要条件,定义阻抗模裕度指标,判定系统静态电压稳定性最薄弱节点。由当前运行点阻抗模预测下一运行点潮流状态,得到增长步长,实现自动变步长,快速逼近而不越过鞍结分岔点。当阻抗模裕度值达到满足局部曲线拟合要求的设定值时,满足阻抗模裕度判据,对鞍结分岔点精确拟合,得到较准确的鞍结分岔点值。多个IEEE测试系统的仿真表明,该算法简单、精度高、速度快、计算次数少,且适用于规模较大的电力网络。     

Preventive control based on complex-valued load-flow technique to avoid voltage instability in power systems

This paper presents a method for obtaining preventive control strategies based on nonlinear optimization for power systems which will incur voltage instability when load demand increases. An algorithm is proposed to determine an appropriate and effective control action taking into account the operating constraints to widen the margin between the present operating point and a voltage collapse point, thereby improving the system state. The method proposed here is based on a complex-valued load-flow technique using the Newton-Raphson method which has been developed already by the authors. Consequently, the preventive control algorithm also can evaluate the voltage instability in the event the present operating point becomes closer to the critical point and the system state becomes unfeasible at increased loading point. Further, in optimization, two-types of objective functions are introduced so that voltage stabilization and dissolution of constraint violation can be attained simultaneously. In addition, this paper discusses the extension of the proposed preventive control to the successive control method which carries out the control action to avoid voltage collapse while the load demand is increasing. Numerical examples for various model systems demonstrate the effectiveness of the proposed method.     

一种用于预防支路型失稳故障的灵敏度方法

提出了一种新的用于评估支路型失稳故障严重程度的指标，并提出了一种可用于预防支路型失稳故障的灵敏度方法。严重的支路故障会造成电力系统立即失去静态稳定性。这些失稳的支路型故障都有一个对应于支路参数空间的虚拟的静态稳定临界点。本文提出了基于这一稳定临界点的灵敏度分析方法，并将之应用于对支路型失稳故障的预防控制，取得了与负荷参数空间中稳定临界点处灵敏度方法同样的控制效果。文中通过一个600节点的实际系统算例说明本文所提方法的有效性。     

风电并网的静态电压稳定性研究

应用P-V曲线法对含风电场（基于变速恒频机组构成）的电力系统的静态电压稳定问题进行研究。提出基于连续潮流法的灵敏度指标来分析风电场并网后系统的静态电压稳定裕度及与相关支路的参与程度情况。通过含有变速恒频机组的风电场并网的简化模型算例进行了仿真研究,结果表明在电压稳定极限点附近,风电功率注入使得风电场及其附近节点成为电压不稳定的关键区域。     

用于静态稳定预防控制的新灵敏度分析法

在研究多重复杂故障对于系统静态非线性影响的连续潮流模型和工具的基础上,提出了一种新的用于电力系统静态稳定预防控制的灵敏度分析方法。一些严重的多重复杂故障会造成电力系统立即失去静态稳定。这些失稳故障都有一个对应于故障参数空间的虚拟的静态稳定临界点。文中提出了一种新的评价失稳故障严重程度的故障失稳裕度指标,并提出了基于这一指标的灵敏度分析方法,给出了各种控制对于故障参数的灵敏度。同时给出了一种基于控制灵敏度和控制类型优先级的预防控制策略。通过一个3000节点的实际系统的计算表明,文中所提出的灵敏度方法是有效的,适合于大型实际系统的静态稳定预防控制。     

Voltage stability preventive and emergency‐preventive control using VIPI sensitivity

Recently, power systems have become larger and more complicated, and the rate of occurrence of constant power loads has increased. Under a situation like this, concerns about voltage instability phenomena have been raised. Therefore, in addition to the conventional local voltage control, the necessity of a global on‐line voltage control scheme has risen. In this paper, we propose a method of on‐line voltage stability control including preventive and emergency‐preventive controls to retain voltage stability even if a severe fault occurs. According to the result of contingency analysis for severe faults, we consider operation of control equipment as preventive control. And in the case that the fault seems severe still after preventive control, we consider load curtailment as emergency‐preventive control. When we select the control equipment and loads to curtail, we use voltage stability index VIPI sensitivity. And we determine the amount of control and load curtailment using Optimal Power Flow calculation. The effectiveness of the proposed method is verified by simulations using a 28‐bus system. © 2003 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 143(4): 22–30, 2003; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.10128     

基于本地相量测量的电压失稳指标工作条件分析

基于同步相量测量装置（PMU）的电压失稳预测（VIP）指标是基于本地相量测量数据进行电压稳定性分析的方法,它利用最小二乘拟合技术来实时跟踪系统的戴维南等值参数。拟合技术的应用条件和静态电压稳定性的物理意义会对这种指标的使用构成一定限制,若输入的采样数据不满足适当的条件,拟合得到的等值模型没有实际意义,可能造成误判。文中剖析了曲线拟合计算戴维南等值参数时出现参数漂移的原因,据此提出了VIP指标的正确工作条件和有效性判据,确保无效的VIP值不会对运行造成误判。根据实际系统运行数据所做的算例验证了该判据的可靠性。     

An enhanced under-voltage load-shedding scheme to provide voltage stability

Under-voltage load shedding is one of the most important tools for avoiding voltage instability. In this paper, an optimal load-shedding algorithm is developed. This approach is based on the concept of the static voltage stability margin and its sensitivity at the maximum loading point or the collapse point. The traditional load-shedding objective is extended to incorporate both technical and economic effects of load shedding. The voltage stability criterion is modeled directly into the load-shedding scheme. The proposed methodology is implemented over the IEEE 14 and 118 bus test systems and solved using a mathematical (GAMS/CONOPT) and two heuristic (PSO and GA) methods. The heuristic techniques are employed only to validate the results.