基于模式参与因子的电力系统动态稳定性分析

基于电力系统动态分析的微分代数模型,提出一种动态稳定性分析和失稳类型判别方法。利用带预测-校正步骤的延拓算法追踪平衡解流形,并采取考虑流形曲率大小的自适应策略控制步长;在计及元件动态特性的基础上,利用小扰动法在每个平衡点分析电力系统的动态稳定性,并用数值摄动法计算状态矩阵;根据状态变量的模式参与因子可方便判断系统的动态失稳类型。利用本文所提方法对新英格兰10机39节点系统进行了仿真分析并与时域仿真进行了比较,所得结果证明了本方法的有效性和实用性。     

电力系统负荷电压稳定性研究 第1部分 分析方法

为了完成大范围连续追踪电力系统平衡解流形、确定系统临界电压失稳点，利用分叉、拓扑理论及诱导向量场概念，将求解平衡解流形问题转化为向量场中的初值微分方程组问题。研究表明，由此得出的电力系统电压稳定性分析新方法能随时确认解流形形状，灵活控制步长，既能快速有效地追踪解流形，亦能准确地确定临界点位置及类型     

电力系统负荷电压稳定性研究

为了完成大范围连续追踪电力系统平衡解流形，确定系统临界电压失稳点，利用分叉，拓扑理论及诱导向量场概念，将求解平衡解流形问题转化为向量场中的初值微分方程组问题。研究表明，由此得出的电力系统电压稳定性分析新方法能随时确诊解流形形状，灵活控制步长，既能快速有效地追踪解流形，亦能准确地确定临界点位置及类型。     

电力系统负荷电压稳定性研究 第1部分 分析方法

为了完成大范围连续追踪电力系统平衡解流形、确定系统临界电压失稳点，利用分叉 、拓扑理论及诱导向量场概念，将求解平衡解流形问题转化为向量场中的初值微分方程组问 题。研究表明，由此得出的电力系统电压稳定性分析新方法能随时确认解流形形状，灵活控 制步长，既能快速有效地追踪解流形，亦能准确地确定临界点位置及类型。     

电力系统中的鞍结分叉和霍普夫分叉现象分析

简要介绍了鞍结分叉和霍普夫分叉的基本概念及发生机理。采用发电机经典二阶模型和第一类动态负荷模型,建立了描述系统动态行为的微分-代数方程组。利用延拓法追踪出了系统平衡解流形,搜索出了平衡解流形上存在的分叉点,分析了鞍结分叉和霍普夫分叉发生时的特征值演化情况。基于时域仿真方法,验证了数值计算结果的正确性。分析结果表明:电力系统中存在着鞍结分叉和霍普夫分叉现象。鞍结分叉和电压单调失稳有关,霍普夫分叉和电压振荡失稳有关。     

基于分岔理论的含双馈风电机组的电力系统电压稳定性分析

为了研究含双馈风力发电机组的电力系统电压失稳的机理,本文以3节点电力系统为例,建立了含双馈风电机组电力系统的简化数学模型,采用局部参数延拓法追踪系统的平衡解流形,在此基础上基于分岔理论并结合时域仿真分析了系统电压失稳乃至崩溃的发生发展过程,揭示了系统随参数变化而引起的电压稳定性和解的结构变化的非线性动力学本质,确定了在几种不同风速情况下系统的分岔点和电压崩溃临界点,并且分析了风速变化对系统电压崩溃临界点的影响。分析结果表明,该系统中存在着Hopf分岔、同宿分岔、普通静分岔和鞍结分岔现象;这些分岔现象是导致系统电压失稳及崩溃的动力学本质;并且风速的变化会对系统的电压稳定裕度产生影响。     

基于曲率半径及两分搜索法的改进延拓法

传统延拓法追踪电力系统平衡解流形存在局部失真严重和搜索分岔点计算量大、精度低的问题。针对这些问题,提出一种基于曲率半径及两分搜索法的改进延拓法。基于曲率半径的改进不仅在弯曲程度高的区域使平衡解流形的失真程度较小,而且在平坦区域具有较高的追踪速度;基于两分搜索法的改进简化了分岔点的搜索步骤、减小了计算量、提高了精度。以典型三节点电力系统为例进行数值仿真实验,先应用自动改变同伦的算法从任意点获取平衡解流形起始点,再从不同的起始点追踪到多条纯数学理论下的平衡解流形,接着使用两分搜索法搜索平衡解流形上的分岔点,最后将所得结果与Matcont软件包、传统延拓法求解结果的对比分析,验证了所提方法的正确性和有效性。     

一种追踪电力系统平衡解流形的改进方法

电力系统电压稳定性的问题日益受到全世界范围的关注。提出了一种改进的系统平衡解流形求解算法,根据求解的系统平衡解流以及系统的雅可比矩阵特征值等信息判断系统分岔点类型和电压稳定性,提出该算法目的是合理控制步长,使计算更加准确、快速。相对直接参数法而言,该方法不仅能够克服直接参数计算出现的雅可比矩阵奇异,还能有效的控制步长,使数值计算搜索分岔点以及平衡解流行更加快速。     

含风电电力系统电压稳定问题的分岔

为了揭示含风电电力系统的分岔现象及电压失稳的机理,对3机9节点的电力系统加入风电场（基于恒速恒频机组构成）并网等值模型进行仿真研究,以MATLAB软件为计算工具,用延拓法追踪系统平衡解流形;用分岔理论中的直接法计算鞍结分岔点。引入电容补偿的动态数学模型,以风电场注入有功功率和电容补偿为控制参数,对系统进行单参数分岔分析和双参数制约性分岔分析。在有效参数变化范围内对系统平衡解流形的追踪表明：在高注入功率的情况下发生鞍结分岔;对风力发电机组进行有效的电容补偿,能够抑制鞍结分岔,系统各节点的电压得到有效抬升;在解流形的下半解支搜索到动分岔点。     

研究电力系统电压动态稳定性的一种新方法(下)——实例分析

通过2个研究实例,对一般电力系统电压动态稳定性进行分析研究,应用分叉理论及映射原理,将系统雅可比矩阵特征复平面进行特定变换,从而寻求平衡解流形上动、静分叉点。研究分析系统电压从稳定到失稳乃至崩溃的发生发展过程,分析了励磁调节器的限制作用对电力系统动态电压稳定性的影响。实例结果验证了所提方法的正确性、有效性和实用性,并提出了一些新看法。     

电力系统动态稳定性的解析延拓分析

在静态电压稳定性分析中，常把潮流极限或PV曲线的顶点视为电压稳定的临界点，由于这种分析方法未计及系统元件的动态特性，使分析结果的可信度受到影响。该文在延拓算法基础上利用小扰动分析法进行动态稳定性研究，并采用状态变量的模式参与因子进行稳定类型判别：采用带预测-校正步骤的延拓算法追踪系统的平衡解流形，延拓过程使用局部参数化方法；由获得的各平衡点出发，在计及发电 机、励磁与调速系统和SVC动态的情况下，利用小扰动分析法分析电力系统的电压稳定性，系统相关状态矩阵的形成采用对状态变量逐个施加扰动的数值计算方法。算例分析结果表明，与静态分析法得到的电压稳定极限相比，文中使用计及元件动态特性的小扰动分析法所获得的电压稳定极限具有明显的不同，而且在考虑元件动态特性的情况下，系统可以运行于PV曲线下半支的部分区域。     

电力系统动态稳定性的解析延拓分析

在静态电压稳定性分析中，常把潮流极限或PV曲线的顶点视为电压稳定的临界点，由于这种分析方法未计及系统元件的动态特性，使分析结果的可信度受到影响。该文在延拓算法基础上利用小扰动分析法进行动态稳定性研究，并采用状态变量的模式参与因子进行稳定类型判别：采用带预测-校正步骤的延拓算法追踪系统的平衡解流形，延拓过程使用局部参数化方法；由获得的各平衡点出发，在计及发电 机、励磁与调速系统和SVC动态的情况下，利用小扰动分析法分析电力系统的电压稳定性，系统相关状态矩阵的形成采用对状态变量逐个施加扰动的数值计算方法。算例分析结果表明，与静态分析法得到的电压稳定极限相比，文中使用计及元件动态特性的小扰动分析法所获得的电压稳定极限具有明显的不同，而且在考虑元件动态特性的情况下，系统可以运行于PV曲线下半支的部分区域。     

基于延拓法的电力系统动态电压稳定性分析

在静态电压稳定性分析中,常把潮流极限或PV曲线的顶点视为电压稳定的临界点,由于使用这种分析方法时没有计及系统元件的动态特性,使稳定性分析结果的可信度或多或少受到影响。本文在延拓算法基础上利用小扰动分析法进行动态电压稳定性研究。首先采用带预测-校正步骤的延拓算法追踪系统的平衡解流形,延拓过程使用局部参数化方法,预测步骤沿解流形的切线方向进行。由获得的各平衡点出发,在计及发电机、励磁与调速系统和SVC动态的情况下,利用小扰动分析法分析电力系统的电压稳定性,系统状态矩阵的形成采用摄动分析方法。算例分析结果表明,与静态分析法得到的电压稳定极限相比,使用计及元件动态特性的小扰动分析法所获得的电压稳定极限具有明显的不同。     

静态电压稳定性分析模型的理论基础

严格证明了静态和小扰动电压稳定极限只决定于系统组成元件的稳态特性,与系统的暂态无关。在考虑实际动态过程中各种元件稳态特性的变化相应修正常规潮流雅可比矩阵后,求得的静态电压稳定极限和小扰动动态分析得到的电压稳定极限完全相同;从而说明可以利用计算量小的静态电压稳定分析方法研究大规模电力系统的电压主稳定性。最后以ＳＶＣ为例说明了建立考虑系统动态元件特性的静态电压稳定分析模型的方法。     

考虑负荷动态模型的暂态电压稳定快速判断方法

提出一种负荷采用三阶感应电动机并联恒阻抗动态模型时系统暂态电压稳定快速判断的方法。针对采用牛顿法求取故障后系统主导不稳定平衡点(controlling unstable equilibrium point,CUEP)存在的初值选取难题,提出一种实用但不失严谨的解决方案：通过识别给定故障的主导负荷母线,对主导负荷母线以外系统由故障后稳定平衡点处的状态进行戴维南等值,对负荷中感应电动机部分采用其稳态等值电路,再由感应电动机的转矩特性求得CUEP附近的一个点作为近似的CUEP,以此为迭代初值可靠求得CUEP;采用二阶正规型来近似CUEP的稳定流形的方法求得近似的局部吸引域边界;由仿真得到故障清除时刻系统的状态并根据该状态是否位于吸引域内判断系统的暂态电压稳定性。文中推导出了该方法的系统数学模型的一般化描述,并通过对一个5节点系统和IEEE-9节点系统的计算结果验证了该方法的正确有效和良好精度。     

基于随机响应面法的含风电电力系统小扰动稳定性分析

风力发电的不确定性对电力系统小扰动稳定性造成一定影响,而地理位置相近的风电场间的风速具有一定的相关性。本文建立双馈风电机组的动态模型,利用Nataf变换建立考虑风速相关性的风电场群模型,运用随机响应面法(SRSM),以风速作为输入,系统特征值、阻尼比、频率作为输出,分析了系统的小扰动稳定性,同时应用基于线性无关原则的概率配点选取法,合理选择有效配点,提高了SRSM的计算效率。在10机39节点系统中将SRSM与蒙特卡罗法比较,结果显示SRSM计算结果准确可靠,计算时间远远少于蒙特卡罗法的计算时间,能够实现系统小扰动稳定性分析的快速评估。在是否考虑风速相关性两种情况下进行对比,结果表明:考虑风速相关性时系统小扰动分析结果的波动更小,对系统安全稳定运行具有更明确的指导意义。     

状态空间中电压稳定性的动态分析

将非线线性动态系统稳定理论的一些成果运用到电压稳定分析中,研究了系统平衡点个数随运行条件变化的特性及平衡点点的稳定性,提出了一种新的求解静态分叉点的方法,并在状态空间中构成了计及OLTC和负荷动态特性的电压稳定域,最后,采用时域仿真说明了该理论在电压稳定分析中的应用。     

小型直驱式永磁同步风力发电机快速最大功率追踪仿真研究

直驱式永磁同步发电系统的功率输出直接受发电机转速的影响。为了提高小型直驱式永磁同步发电系统的输出功率,通过分析风力机的工作特性以及最大功率追踪原理,指出经典爬山法的缺点,并提出一种新的变步长爬山法。根据前一次转速扰动和功率变化的梯度关系来决定下一次的扰动步长,可以提高系统的动态响应,扰动方向与经典爬山法一致。在最大功率点附近,功率波动小于一定值时,停止搜索,来实现最大功率追踪的快速性和稳定性。用仿真结果验证了该方法的可行性。