电力系统柔性潮流

为解决常规潮流求解条件刚硬,可能导致迭代不收敛或计算结果不合理的问题,提出了电力系统柔性潮流的概念、模型和算法,推导了包含发电机静特性及负荷静特性描述的直角坐标牛顿一拉夫逊法柔性潮流雅可比方程,给出了基于负荷和发电机基点功率的一次潮流和二次潮流计算流程.柔性潮流雅可比方程的个数恒等于系统阶数的2倍且结构保持不变.柔性潮流不仅可得到节点电压幅值和相角,还可给出系统频率以及负荷和发电机的实际功率.与常规潮流相比,柔性潮流不再需要设置平衡节点、PV节点和PQ节点,其收敛性好且求解过程和结果更加符合电力系统工程实际.算例系统验证了柔性潮流模型和算法的正确性.     

考虑源荷频率特性的含风电交直流系统概率连续潮流方法

针对传统连续潮流方法难以适应大规模风电接入交直流互联系统的实际情况,提出了一种含风电交直流系统概率连续潮流计算方法。该方法在兼顾常规机组调频特性和负荷电压/频率静特性基础上,进一步考虑风电出力随机性、直流控制方式和频率波动偏差约束,建立考虑电源调频和负荷电压/频率静特性的含风电交直流系统概率连续潮流方程;通过其修正方程的雅可比矩阵,推导能反映频率波动、风电出力和控制方式等因素的负荷裕度灵敏度指标;基于统一迭代法,结合蒙特卡洛方法和预估-校正方法获取系统N和N-1状态时多场景潮流解和负荷裕度。最后,修改的IEEE 39节点系统算例仿真结果验证了所提方法的正确性和有效性。     

考虑负荷电压静特性的最佳乘子牛顿潮流算法

当考虑负荷电压静特性时，潮流方程不再为状态变量的二次函数，传统的求解病态潮流问题的最佳乘子牛顿法无法实施，该文提出了考虑负荷电压静特性的最佳乘子牛顿潮流算法。通过引入附加的状态变量并补充相应的潮流方程，使考虑负荷电压静特性后的直角坐标潮流方程仍保持为状态变量的二次函数，进而可以用最佳乘子牛顿法求解病态潮流问题。使用该方法能够保证潮流计算不发散，并且最佳乘子的求取同样简单，无近似，可以很容易地嵌入到常规的牛顿法潮流程序中，典型系统的数值试验结果表明了所提方法的正确性和有效性。     

考虑功频静特性的连续潮流法静态电压稳定分析

在分析静态电压稳定的连续潮流法基础上,结合负荷的频率静态特性和发电机的频率调节特 性,提出了考虑功频静特性的连续潮流法。分析与计算结果表明,由于在连续潮流法中考虑 按功频静特性来分配发电机有功出力,符合电力系统的实际情况,因而求出的静态电压稳定 的临界值具有合理性,且有实用价值。     

计及频率特性的感应电动机参数变化对负荷特性的影响

对于网架结构比较薄弱的省网系统或者系统解列后形成的孤岛,发生故障时会引起比较大的频率波动。感应电动机作为电力系统动态负荷的主要成分,进行建模时考虑其频率特性尤为重要。基于感应电动机数学模型,考虑恒机械转矩、恒机械功率和变机械转矩等不同负载特性,在计及频率特性的情况下,通过解析法得到感应电动机转子滑差、有功功率和无功功率的表达式。当感应电动机的定子电感、转子电感、励磁电感和转子电阻变化幅度分别为±30%时,分析负荷特性参数变化对不同频率下的感应电动机吸收有功功率和无功功率的影响。利用Matlab建立感应电动机五阶电磁暂态仿真模型,仿真分析感应电动机参数变化对负荷特性的影响。将理论计算与仿真实验的结果进行对比,验证了所提方法的正确性。     

计及负荷电压静特性的有源配电网线性潮流计算

为了响应配电网快速分析和实时优化的需求,提出了一种基于直角坐标系下的潮流方程考虑负荷电压静特性的有源配电网线性潮流计算方法。在考虑负荷电压静特性和分布式电源DG的基础上,将恒功率负荷和DG模型表示为节点电压相关的二次函数,并通过曲线拟合技术得到函数各系数的最佳取值,最终实现潮流方程的线性化处理。所提方法兼顾了对弱环网的适应性,能够在不需要迭代的情况下实现对潮流模型的高精度逼近。仿真结果验证了所提方法的有效性。     

考虑功频静特性及发电机出力分配的静态电压稳定分析

以连续潮流法（CPF）通过追踪系统中各节点电压随负荷变化的PV曲线确定系统稳定运行轨迹,预测系统在静态电压稳定下的负荷裕度。提出以负荷节点电压和电源电压之间的网络灵敏度并考虑负荷频率静特性和发电机的频率静特性,对系统增加的负荷在各发电机间的分配进行调度。在此方法中平衡节点仅承担频率越限后增长的负荷。用提出的方法分配系统增加的负荷,由于考虑了系统的网络特性和功频特性,符合电力系统的实际运行,对电力系统的电压静态稳定分析有现实意义。经典型IEEE30系统的测试,其结果证明了此方法的有效性及正确性。     

计及动态修正的自适应广域低频减载

传统分轮逐次逼近的低频减载方法,对系统运行变化缺乏足够的适应性,会造成过切、欠切等问题,所以提出一种基于广域测量系统计及动态修正的自适应低频减载策略。在低阶频率响应模型的基础上,考虑电压对不平衡功率的影响,利用较短周期内的系统响应轨迹估计系统不平衡功率;考虑系统频率自恢复调节能力,采用频率变化率变化梯度逐轮对减载量进行动态修正;各负荷节点减载量由计及负荷特性、发电机受扰程度的多因素综合指标确定。IEEE 68节点系统仿真结果表明,所提方法可有效减少负荷切除量,同时能明显缩短频率恢复时间,保证了系统的稳定运行。     

计及频率考虑风电分担加速功率的两阶段经济调度

风电不确定性引起的预测误差会对系统经济调度产生影响,针对此问题,本文采用不同时间尺度两阶段经济调度模式进行优化.第1阶段不计风能不确定性以火电发电成本最小为目标建立日前24 h调度模型;第2阶段以第1阶段机组出力为基础对风功率进行不确定性建模,以频率偏移和网损最小为目标建立日内1h实时调度模型,此阶段为考虑频率质量将动态潮流计算引入优化调度中,且基于动态潮流计算系统中加速功率由风、火、荷按一定的比例共同分担,其中风机根据调频能力与风速和减载水平有关的特性,在不同风速下通过超速或变桨整定出不同等效静调差系数以更好发挥风电分担加速功率的作用.模型通过多目标粒子群优化算法形成基于Pareto曲线的最优前沿解集.最后以改进的IEEE 14节点系统为例对所提方案进行仿真验证.     

考虑全功率换流器低电压穿越的潮流解存在性分析

针对低电压穿越期间含全功率换流器系统可能失去潮流解的问题，分析了故障期间电网等值参数和潮流特性的变化规律，考虑换流器的控制特性，采用数值计算定性分析了不同系统变量对潮流解存在性的影响规律。基于电网等值参数变化规律和潮流雅克比矩阵行列式实时计算的方法，提出了仅需非故障电网等值参数和并网点实测电压的有功电流限幅自律控制方法。仿真结果表明，所提方法能够保证故障低电压穿越期间潮流解的存在，有利于电力系统的安全稳定运行。     

用于不平衡负荷的D-STATCOM数学建模与系统仿真

不平衡负荷无功补偿及分相控制的配电系统用静止同步补偿器(D-STATCOM)动态性能好、谐波含量小、功率密度大,可实现无功功率的实时、就地以及不平衡负荷平衡化补偿。为研究其特性和在系统中的应用,首先定义了二值逻辑开关函数,分别建立D-STATCOM在abc三相坐标系下的微分方程与传递函数动态数学模型;然后根据瞬时无功功率理论建立了不平衡负荷指令电流检测系统与D-STATCOM的直接电流控制方式;最后分别基于数学模型及装置器件模型,应用不平衡负荷指令电流检测方法与直接电流控制建立D-STATCOM双闭环系统,在三相四线制配电系统中对D-STATCOM系统的静态、动态性能进行了仿真分析。仿真结果验证了所建数学模型的正确性以及指令电流检测系统和直接电流控制方式的有效性,表明用于不平衡负荷动态无功补偿的D-STATCOM具有良好的动态性能与静态补偿效果。     

小功率电动机转子初始不平衡量

限制小功率电动机转子的初始不平衡量是提高转子校动平衡精度和效率的根本性措施.在采用全自动校平衡机对转子作去重动平衡校正时,存在如何确定转子最大允许初始不平衡量和如何设定转子剩余不平衡量的问题.在阐述转子校动平衡原理的基础上,提出了转子最大允许初始不平衡量估算和转子剩余不平衡量设定的方法;提出了从设计和制造工艺两方面有效控制转子初始不平衡量的措施.     

基于动态潮流方程的连续潮流模型与方法

连续潮流法(continuation power flow,CPF)是静态电压稳定分析的一个基本工具。针对常规连续潮流法在处理不平衡功率上的不足,建立基于动态潮流方程的连续潮流模型,称之为动态连续潮流模型(dynamic continuation power flow,DCPF)。作为一种系统化的方法,DCPF合理地分配了系统不平衡功率,解决了常规连续潮流计算结果依赖于平衡节点选择的问题,提高了电压稳定评估的精度。IEEE-39节点和实际省级电网的算例结果表明:动态连续潮流模型计算结果不依赖于平衡节点的选择,计算速度可满足在线运行的需要。     

转子不平衡现象的分析

简述了转子不平衡的原因和不平衡振动的特征,以及对汽轮机转子、轴承箱振动、转子应力和动、静摩擦的影响;分析了出现转子不平衡的其他原因,是由测振探头的工作表面问题、电气噪声、转子裂纹和弯曲等造成的;指出转子动平衡是消除转子不平衡的主要方法。     

一种模拟负荷动态恢复特性的连续潮流模型

电力系统电压稳定监视与控制需要准确模拟负荷的电压响应特性。负荷在故障后的动态恢复特性是中长期电压失稳或电压崩溃的直接原因。该文提出一种模拟负荷动态恢复特性的连续潮流模型,将负荷功率的时域恢复特性等效转化为负荷静态电压模型中系数的连续变化。文中分别给出ZIP多项式和幂函数2种负荷模型的系数参数化方法,并推导和给出稳定临界点的灵敏度计算公式。负荷恢复型连续潮流可作为一种新的电压失稳故障识别方法。应用该模型在IEEE118节点系统,结果表明负荷恢复型连续潮流可模拟故障后负荷功率的动态恢复过程,识别失稳故障并给出可供预防控制用的灵敏度信息。     

基于源-荷功率动态匹配的海上平台电力系统静态电压稳定分析

对海上平台电力系统进行静态电压稳定分析是保证其安全性、可靠性的前提.针对海上平台电力系统多平衡节点特征,基于透平发电机组和旋转负荷群的源-荷特性建立计及源-荷功率动态匹配特性的扩展连续潮流模型;针对海上平台电力系统的机组小容量特征和旋转负荷的生产要求,基于机组出力和节点电压的限值确立静态电压稳定分析边界约束;推导扩展连续潮流增广雅可比矩阵,提出基于牛顿-拉夫逊法的静态电压稳定分析方法.对某海上平台电力系统的静态电压稳定分析结果表明,与传统牛顿-拉夫逊法相比,所提方法不仅能找出随负荷增加的电压薄弱节点,且能给出各机组适应负荷增加的出力值.     

基于动态博弈的配电网单相电力用户用电行为分析

针对配电网三相负荷不平衡及电力尖峰负荷持续攀高问题,利用博弈论信号传递机理,建立基于动态博弈的配电网单相电力用户用电非合作博弈模型。该模型以A,B,C各相电力用户为博弈参与者,各参与者以一个用电周期用电费用最低为优化目标,其费用函数同时考虑了三相不平衡的抑制及负荷的削峰填谷。利用粒子群优化算法求解该问题的纳什均衡。仿真结果表明,所提方法可通过博弈联动在抑制三相负荷不平衡的同时,实现削峰填谷和降低峰谷差。     

计及有差转子角控制影响的潮流算法

电网频率和发电机转速是发电机转子角的微分量,因此通过控制转子角即可实现有功跟踪和频率控制。文中阐述了实施有差转子角控制后负荷变化时,多个发电机无需调度指令自发调整出力,共同分担负荷变化并维持频率恒定的机理。随后给出了负荷变化引起的调整结束进入稳态后出力变化量和角度变化量的关系,并进一步给出了实施有差转子角控制后可用的潮流算法。分析表明,通过简单修正牛顿—拉夫逊法即可将其用于有差转子角控制的潮流计算,计算结果可以和仿真结果很好地吻合。该算法可以在实施转子角控制后用于静态安全分析或状态估计计算。     

负荷非线性变结构特性及其建模研究

当电力负荷面临较大跨度的电压、频率扰动时,其非线性变结构特征表现相当明显,尤其是在电力系统中长期动态过程中。针对现有的单一结构负荷模型已无法准确描述电力负荷的非线性变结构特性的问题,首先通过对现有的静态模型进行分析,引入分段建模的思想,提出了一种新的变结构的静态模型;然后采用自适应神经模糊推理系统建立全局动态变结构负荷模型,描述电力负荷的非线性变结构特性。仿真数据建模实例验证了该方法的有效性和可行性。全局变结构负荷模型的提出为电力系统中长期动态负荷建模提出了一条新的思路,可以较大程度地提高电力系统中长期动态仿真的准确度。