电力系统潮流可行域边界拓扑性质及边界算法

电力系统潮流可行域是一种评估系统静态安全的有效手段.文中探讨了不同子空间的潮流可行域边界的拓扑性质,提出了新的边界算法.首先,在把潮流可行域划分为负荷注入子空间与发电注入子空间的基础上,通过大量算例发现2个子空间的可行域边界具有截然不同的拓扑特性,特别是发电注入空间的潮流可行域边界在系统实际可能的运行范围内呈现较好的线性特性.然后在混合法的基础上,提出一种新的高维发电注入空间中潮流可行域L1范数最远边界点算法,该算法避免了频繁启动连续潮流计算,其结果的多解性也被用来进一步检验潮流可行域边界拓扑性质.     

一种静态电压稳定临界点的识别和计算方法

提出了一种用连续潮流技术识别和计算电压崩溃临界点的方法。电力系统静态电压稳定分析中,常见有鞍结型分岔点和约束诱导型分岔点。基于连续潮流的间接方法没有确定初值的困难,适合于负荷参数耦合的情形,易于识别约束型分岔点,从而适合于大型实际系统静态稳定临界点的计算。通过对中国一个实际地区系统的数值分析,表明文中所提方法是有效的。     

静态电压稳定域边界的非线性近似解析表达

在电力系统控制决策与运行分析中,对系统稳定运行区域的边界面几何形状的认识具有重要的意义。文中对注入功率空间中静态电压稳定域边界面(即潮流可解域边界)的二次特性进行了深入的探讨。通过对潮流方程雅可比矩阵的行列式在临界点附近进行泰勒级数展开并保留二次项,得到了计及非线性项的边界近似解析表达式。在计算过程中应用了潮流方程特征值和特征向量灵敏度系数的计算。该方法的优点是算法本身不涉及任何非线性方程的迭代求解,且所提出的非线性解析表达式能在大范围内较好地逼近真实稳定域边界。通过IEEE系统的算例对所提出的方法的精确性进行了验证。     

静态电压稳定域边界的非线性近似解析表达

在电力系统控制决策与运行分析中，对系统稳定运行区域的边界面几何形状的认识具有重要的意义。文中对注入功率空间中静态电压稳定域边界面(即潮流可解域边界)的二次特性进行了深入的探讨。通过对潮流方程雅可比矩阵的行列式在临界点附近进行泰勒级数展开并保留二次项，得到了计及非线性项的边界近似解析表达式。在计算过程中应用了潮流方程特征值和特征向量灵敏度系数的计算。该方法的优点是算法本身不涉及任何非线性方程的迭代求解,且所提出的非线性解析表达式能在大范围内较好地逼近真实稳定域边界。通过IEEE系统的算例对所提出的方法的精确性进行了验证。     

基于Levenberg-Marquardt算法的鞍结分岔点快速计算

为了快速准确地计算静态电压稳定裕度,该文提出了2种鞍结分岔点快速求取算法,分别采用二分搜索和抛物线近似来进行计算。基于Levenberg-Marquardt算法在潮流方程的不可行域也能求得最小二乘解的特性,二分搜索算法利用解得的最小二乘值判断此算点是否处于潮流不可行域,通过二分搜索来快速逼近鞍结分岔点。抛物线近似算法对不可行域的最小二乘值-负荷裕度曲线进行抛物线近似,曲线的零点即为所求的鞍结分岔点。多个经典算例测试结果表明,相较于传统的连续潮流算法,二分搜索算法在保证计算准确地同时可以大幅度提升计算效率。而抛物线近似算法牺牲了一定的计算精度,在二分搜索算法的基础上进一步提升了效率。并且得益于Levenberg-Marquardt算法的强鲁棒性,2种算法即使在面对大型病态算例时也可以收敛,保证了计算的稳定性。     

基于最优化方法的事故后系统分岔点追踪

准确解析事故后电网的小扰动稳定域,对确保电力系统的经济运行具有重要意义。但电网遭遇事故后,其拓扑结构可能发生变化,求取事故后标识小扰动稳定域的分岔指标变得困难。详细比较了追踪分岔点的3种方法:连续法、直接法和最优化方法,讨论了3种方法的适用范畴,比较了它们在求解效率、解质量等方面的差异。针对事故后系统可能不稳定、传统方法无法计算出此时分岔指标的问题,采用最优化方法可以有效地计算出此时的分岔指标,为目前电力系统中受到重大关注的"N-n"问题提供了良好的分析工具。仿真算例表明求得的分岔指标可以有效标识故障的严重程度,可作为一个较好的切负荷指标。     

考虑参数空间潮流可行域的交直流混合微电网下垂系数选取

孤岛运行模式下,交直流混合微电网中的分布式电源逆变器的下垂系数会影响系统潮流可行域,而传统的下垂系数由逆变器的容量、频率和电压调节范围决定,并未充分考虑这一影响。针对上述问题,首先建立了考虑逆变器控制方式的交直流混合微电网潮流计算模型,基于此提出了参数空间下的潮流可行域快速计算方法,进一步分析了下垂系数对潮流可行域的影响,综合考虑负荷稳定裕度和小信号稳定因素求取下垂系数最优值。最后,针对改进的12节点的交直流混合微电网算例进行仿真计算,验证了所提方法的有效性与适用性,与传统方法相比系统电压稳定裕度显著提升。     

基于伴随系统理论的静态电压稳定鞍结分岔点计算

静态电压稳定鞍结分岔点计算对于电压稳定分析具有重要意义。文中提出了基于伴随系统理论的鞍结分岔点的计算方法。伴随潮流方程存在新增的解曲线,该曲线在分岔点附近具有线性关系,且新增解的Lyapunov函数不为0。选择合适的Lyapunov函数值,利用伴随潮流扩展方程可求解分岔点附近的新增解,通过线性插值便得到新增解曲线的近似,结合Moore-Spence系统获得鞍结分岔点。最后通过多个算例验证了该方法的准确性和有效性。     

用电路分析法研究电力系统潮流可行域

电力系统动态行为可归结为非线性微分－代数方程组,其中微分方程描述控制过程,而非线性代数方程是电力系统的潮流方程描述控制过程的运行点。潮流可行域的分析关键在于如何获取潮流解的临界边界,它涉及全面求解高维非线性代数方程所面临的数学难题,但非线性代数方程是稳态交流电路方程,是电网的综合描述,满足电路运行规律。从简单交流电路支路特性分析入手,提出了用电路理论确定电力系统潮流可行域的方法,以IEEE5节点系统作为潮流可行域的算例,并在RP﹡ORQ﹡平面上对算例电阻不为零的支路进行了潮流可行域的初步描述。     

用电路分析法研究电力系统潮流可行域

电力系统动态行为可归结为非线性微分一代数方程组,其中微分方程描述控制过程,而非线性代数方程是电力系统的潮流方程描述控制过程的运行点.潮流可行域的分析关键在于如何获取潮流解的临界边界,它涉及全面求解高维非线性代数方程所面临的数学难题,但非线性代数方程是稳态交流电路方程,是电网的综合描述,满足电路运行规律.从简单交流电路支路特性分析入手,提出了用电路理论确定电力系统潮流可行域的方法,以IEEE5节点系统作为潮流可行域的算例,并在RP·ORQ·平面上对算例电阻不为零的支路进行了潮流可行域的初步描述.     

基于最优乘子潮流确定静态电压稳定临界点

给出了一种基于最优乘子潮流求静态电压稳定临界点的新方法.与连续潮流或直接法求解电压崩溃点不同,该方法从潮流的可行域外出发,利用潮流迭代过程中最优乘子的值和最小二乘解提供的信息,沿注入功率变化的方向逼近电压崩溃点.给出了判别和计算鞍结型和约束诱导型分岔点的方法,分析了逼近过程中的各种可能情况.对多个算例测试的结果表明:所提出的方法通过几次迭代即可收敛于静态电压稳定临界点,计算结果与应用连续潮流和直接法一致.     

一种识别静态电压稳定分岔点的混合方法

基于连续潮流法和崩溃点法，提出了识别和计算极限诱导分岔点和鞍结分岔点的2阶段混合算法。该方法结合了连续潮流法和崩溃点法各自的优点，并能考虑到所有发电机（包括平衡发电机）的功率限制。在第1阶段中应用常规的连续潮流法，加大步长快速穿越崩溃点;第2阶段通过分析比较，选用不同的算法精确识别和计算崩溃点。对IEEE 118节点和IEEE 300节点试验系统的计算结果表明，该算法能准确地识别静态电压稳定崩溃点，并有效地解决连续潮流计算中平衡发电机功率越限问题。     

电压稳定极限点的快速判定及其灵敏度算法

利用负荷裕度最大化的最优潮流计算结果,区分了电压稳定极限点,即鞍结分岔点和极限诱导分岔点,并求出了负荷裕度对控制变量的灵敏度。这种方法在求解极限点时避免了使用连续潮流法,在计算灵敏度时避免了求解潮流雅可比矩阵零特征值对应的左特征向量,节省了时间,适用于在线分析。极限点的计算过程中考虑了有功出力的再调度,充分挖掘了系统的潜在裕度。系统算例验证了所提方法的实用性和灵敏度线性估计的准确性。     

电力系统频域电压稳定测度的研究

传统的电压稳定测度指标都把潮流方程邪念可比矩阵奇异点作为系统电压失稳的临界点,而不考虑系统发生Ｈｏｐｆ分叉的可能性,因而上应的测度指标不可避免地具有一定的冒进性。     

电力系统区域间功率交换能力的研究(一):连续型方法的基本理论及应用

作为电力系统区域间功率交换能力研究的基础,重点介绍了连续型潮流计算方法的数学理论,即非线性系统分析中的参数化连续型数值方法.总结了该方法的原理、算法及其在电力系统中的应用.连续型潮流计算方法与常规潮流计算方法相比,其最大的优点就是可以克服在潮流解曲线鞍型分叉点处由于常规雅可比矩阵奇异而导致的计算困难,这一方法特别适用于最大功率交换能力的求解.     

基于渐近数值法的静态电压稳定域边界高阶拟合方法

为实现静态电压稳定边界的快速准确计算,提出了一种基于渐近数值方法拟合静态电压稳定边界的算法。算法对电压崩溃点处的方程组进行分析,得到了静态电压稳定边界高阶偏导数的通式。基于渐近数值方法,分析了拟合误差与边界范围的关系。所提方法一方面避免了传统方法的多次潮流计算,耗时降低且有更高的精度;另一方面,计算高阶偏导数时可复用已有系数矩阵的因子表,计算量小。最后,给出了基于算法的相关应用,并将IEEE 118节点系统作为算例,验证了本算法的有效性。     

基于P-Q解耦的可用输电能力的计算分析

作为计算输电网可用输电能力的一种重要方法,连续潮流法一直受到电力工作者的关注.文章在分析基于P-Q解耦潮流的ATC模型基础上,给出了ATC计算中预测和校正的详细算法.这种算法在迭代过程中以不变的系数矩阵和代替变化的雅克比矩阵B′和B＂,可以节省存储空间、提高计算速度.以IEEE14节点系统为例,文章分别运用基于P-Q解耦和牛顿-拉夫逊法的连续潮流法进行ATC计算,进一步验证了基于P-Q解耦法ATC计算方法的有效性.     

基于网络分割的电力系统潮流分解协调计算

因现有计算模式的速度已无法满足现代大规模电力系统实时计算的要求,故引入对等计算(P2P)模式以提供低廉而充足的计算力。为此研究了网络计算环境下的电力系统潮流计算模型,结合基于支路切割的网络分割方法和基于注入电流的潮流模型,提出了基于网络分割的电力系统潮流分解协调算法,将大规模互联电力系统分解成若干子网络,子网络间只需交换边界母线的电压状态就可完成分布式潮流计算,保证各个子网络潮流计算模型的独立性。对IEEE标准系统进行潮流计算的结果表明该法具有较高的收敛速度和计算精度,适合网络计算环境。