交直流混合系统负荷功率裕度分析

定义了区域有功负荷裕度指标．运用该指标研究了给定负荷增长方式下2005年广东实际交直流电网的静态电压稳定状况，结果表明，珠江三角洲重负荷区域、粤东地区负荷裕度小，是静态电压稳定薄弱区域。针对给定负荷增长方式确定系统负荷功率极限结果偏乐观的缺陷．提出了交直流混合系统最临近负荷功率极限算法．采用交直流潮流交替迭代方法．同时可计及稳态时直流不同控制方式和换流站无功补偿对功率裕度的影响。算例分析表明．该算法能方便地计算交直流混合系统在最恶化负荷增长方向下的负荷功率裕度。     

考虑换流变压器和无功补偿协调控制计算AC/DC系统有功-电压曲线

在绘制交直流混合输电系统有功一电压曲线的过程中应该考虑直流的调整控制作用.如果将直流系统简单视为定功率负荷,通过仿真发现,计算得到的静态电压稳定裕度偏保守,并不能反映直流系统的控制作用.在采用连续潮流法求解交直流混合系统有功一电压曲线的过程中,根据换流器的阀组控制方式和直流系统运行特征(无功功率控制方式),调整换流变压器分接头,并根据无功控制需求投入换流站无功补偿装置,求得的有功一电压曲线及电压稳定临界点能够反映直流输电系统控制对电力系统稳定性的影响.     

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。     

交直流并联系统的换流母线电压稳定性分析

随着中国交直流互联电网的发展,迫切需要研究换流母线的电压稳定问题。文中首先给出了交直流并联系统的简单模型,在此基础上介绍了并联交流系统强度指标以及负荷裕度曲线和电压稳定临界曲线。然后以两区域四机交直流混合系统为例,根据负荷导纳模型算法准确求取节点的功率裕度,采用上述2种曲线分析方法详细讨论并联交流系统强度和受端系统等值阻抗对逆变站换流母线电压稳定性的影响。最后对比分析了不同直流系统稳态控制方式下换流母线的负荷裕度,研究结果表明受端为弱交流系统时,采用整流侧定电流 — 逆变侧定电压的控制方式将有利于提高系统稳定性。     

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。     

电力系统分区法确定交直流系统的最佳无功补偿点

针对复杂、大规模交直流混合输电影响电力稳定运行及无功不宜远距离传输的问题,笔者提出一种提高交直流系统裕度的方法,即利用特征值法分析各节点的电压稳定灵敏度,并在此基础上利用电力系统的分区法将交直流系统分成几个耦合性强的区域,寻找到最佳无功补偿点,然后通过计算补偿,加大系统负荷稳定裕度,以提高交直流系统的静态电压稳定性。通过改进后IEEE-30的节点算例仿真计算,验证了本方法的有效性。     

考虑新能源发电不确定性的静态电压稳定故障筛选与排序方法

为了有效地分析电力系统设备故障和新能源发电不确定性对系统静态电压稳定的影响,提出了一种考虑新能源发电不确定性的静态电压稳定故障筛选与排序方法。假设各新能源发电出力为均值,建立N-1故障场景下确定性的电压稳定临界点模型,根据所得的故障后负荷裕度筛选得到严重故障集。考虑风电和光伏发电的随机分布,建立故障场景下的电压稳定概率评估模型,采用随机响应面法求解获得故障场景的负荷裕度累积概率分布。根据负荷裕度累积概率分布,设计了2种故障后系统电压稳定性的排序指标,确定严重故障集的排序。IEEE 118节点标准系统的计算结果表明,所提故障筛选与排序方法是有效的,可以甄别和排序各故障场景下系统的概率静态电压稳定性;根据故障排序结果构建的电力系统概率电压稳定域有助于对概率稳定边界的分析和研究。     

基于戴维南等值的系统静态电压稳定极限及稳定裕度快速计算方法研究

基于戴维南等值定理,考虑阻抗模裕度指标定义,提出一种基于短路电流计算的系统等值阻抗计算方法,并在此基础上进一步提出一种系统静态电压稳定裕度的快速计算方法;考虑负荷裕度指标,又提出一种系统静态电压稳定极限的快速计算方法,并以此为基础结合负荷节点初始有功功率来计算负荷节点的静态电压稳定极限。通过PSD—BPA机电暂态仿真软件,以单机带负荷与实际区域电网为算例来验证所提方法的有效性。     

基于多项式正态变换和最大熵估计的含风电系统电压稳定概率分析

为了合理计及随机变量相关性对电压稳定分析的影响,掌握负荷裕度概率分布信息,提出一种基于多项式正态变换和最大熵估计的含风电系统电压稳定概率分析方法。该方法利用多项式正态变换方法处理输入变量之间的相关性,结合点估计法将电压稳定概率分析问题转化为确定性负荷裕度非线性优化模型进行求解,计算负荷裕度的统计特征,采用最大熵估计方法估计负荷裕度概率密度函数;讨论风速参数、相关系数矩阵、风电接入容量以及风电场功率因数变化对负荷裕度概率特性的影响。算例分析表明,所提方法具有令人满意的计算精度,且计算效率高,能够满足系统信息及时获取的要求。     

交直流互联下的大型受端电网静态电压稳定性研究框架与应用

随着负荷快速增长和电网建设受限制,交直流互联运行系统的受端电网面临电压不稳定的风险越来越大。根据静态电压稳定性分析成熟方法及工具,进一步发展交直流互联下大型受端电网静态电压稳定性研究框架,并应用于西电东送受端电网———广州电网,求出大型复杂电网静态电压稳定约束下的负荷裕度和电压裕度,并利用模态分析法判断电网薄弱节点,对电网的安全稳定运行提供有用的建议,同时也为其他交直流系统受端电网开展相关研究提供可选择的分析方法和计算工具。     

交直流混合系统电压稳定问题综述

采用交直流输电已成为必然趋势,但高压直流输电(HVDC)也给系统带来了不良的负荷特性,使得换流站交流母线的电压稳定问题成为困扰直流输电系统正常运行的一个重要问题,特别在受端系统较弱时更是如此。为了寻找更好的方法来评价交直流系统电压稳定性,对交直流系统静态电压稳定性分析方法进行归纳,评价了它们的优缺点,提出从交直流系统潮流计算方法和电压崩溃点计算方法两方面来改进分析方法。在交直流系统动态电压稳定性分析中,对建模的现状和存在的问题以及动态负荷对电压稳定的影响方面进行了描述,明确了建模要考虑动态负荷,既能描述换流器换相失败的动态特性,又要能用于求解大规模交直流系统。最后从交流系统和直流系统两方面讨论了防止电压失稳的措施。     

综合灵敏度和静态电压稳定裕度的直流受端交流系统电压薄弱区域评估方法

提出综合无功-电压灵敏度与静态电压稳定裕度的直流受端交流系统电压薄弱区域评估方法,并在灵敏度及静态电压稳定计算中计及了负荷静态电压特性。以计及负荷静态电压特性的交直流电力系统潮流方程为基础,计算交流节点电压相对于直流落点无功功率的灵敏度;基于连续潮流法,计算计及负荷静态电压特性的直流受端交流系统静态电压稳定裕度,综合这2个指标识别电压薄弱区域。并进一步地比较了不同ZIP负荷占比、不同直流控制方式对直流落点近区交流系统电压薄弱区域评估的影响。     

基于内点法的交直流系统电压稳定性评估

针对交直流系统稳定分析时直流变量约束、运行方式调整以及计算收敛性问题,基于原始-对偶内点法提出分段求解交直流系统负荷裕度的新算法。由交直流网络间的耦合关系和换流器转换方程,推导出直角坐标系交直流系统的Jacobi、Hessian矩阵,进而用原始-对偶内点法求解直流控制方式不变的交直流系统的负荷裕度。交直流系统直流控制方式会发生调整,提出分段求解负荷裕度的方法,即分别用内点法求解系统不同直流控制方式的最大负荷增量再求和,该方法能方便考虑直流变量约束及运行方式的调整。经算例验证该算法在交直流系统稳定计算中对初始值选择要求不高,收敛迭代次数少。     

基于改进遗传算法的交直流系统低压减载优化策略

随着高压直流输电系统不断增多,大规模交直流混联电力系统逐渐成为我国电网输电的基本形式,对分析其稳定特性以及优化其控制方法也提出了新的要求。提出了以静态电压稳定性指标为约束的交直流混合系统低压减载优化策略。首先基于交替迭代法计算系统潮流,建立了适用于交直流输电的静态电压稳定性指标。其次基于改进遗传算法,以低压减载损失成本最小为目标函数,求解最优切负荷配置策略。最后仿真结果表明,新算法可以优化控制策略,维持系统稳定,减少损失成本。     

计及静态电压稳定约束的交直流系统可用输电能力

为考虑不同控制方式下直流系统对交流潮流的影响,采用顺序求解法计算交直流系统潮流时,对交流系统雅可比矩阵的特殊节点元素进行了有效修正。将电压稳定局部指标L进行合理简化,简化后的L指标能够避免电压相量复数运算,有效提高了计算速度。在简化的L指标基础上,提出了计及电压稳定性约束的交直流系统可用输电能力优化模型。采用非线性原–对偶于内点法对优化模型进行求解,通过计算L指标研究不同的电压稳定裕度对系统可用输电能力和电压稳定性的影响。算例结果验证了简化L指标的合理性和优化模型的有效性。     

考虑负荷不确定性的多目标交直流系统无功优化

提出了一种考虑负荷不确定性的多目标交直流系统无功优化方法,研究负荷模型的不确定性对交直流系统无功优化的影响。本文将系统有功损耗最小、系统电压稳定裕度最大作为目标函数,基于负荷误差的正态分布特征,并利用二层规划理论方法,建立考虑负荷不确定性的多目标交直流系统无功优化数学模型。针对交直流无功优化非线性、多变量、多约束的特点,采用内点法和遗传算法相结合的混合优化算法求解上层模型,下层模型采用实数编码的改进遗传算法求解。采用基于IEEE30标准节点改进的交直流算例对提出的方法进行验证,结果验证了本文提出方法的可行性及有效性。     

交直流混合系统电压稳定研究

分析了交直流混合系统电压稳定性的影响因素,指出负荷特性、发电机组及其控制元件、静止无功补偿器及高压直流对电压稳定性的影响尤为突出。通过对交直流混合系统电压稳定性分析方法的研究和探讨,提出了相关的预防电压失稳措施;针对目前对电压失稳本质的认识、研究方法和理论还不够完善的情况,分析了还未解决的有关交直流电压稳定性的关键问题,并指出了今后电压失稳的研究方向和重点。