单时滞电力系统时滞稳定裕度的简便求解方法

时滞稳定裕度定义为在保证小扰动稳定的前提下系统可承受的最大延时值。确定电力系统的时滞稳定裕度对于合理利用广域测量系统数据、评估广域控制效果具有重要意义。文中介绍了单时滞电力系统的数学模型;提出一种求解单时滞电力系统时滞稳定裕度的简便方法,该方法在虚轴上将特征方程转化为多项式方程求解系统的纯虚特征根,无需任何中间的变量代换,可以有效求解单时滞电力系统的时滞稳定裕度;用该方法对一个单机无穷大系统进行时滞稳定裕度研究,得到了典型运行方式下的时滞稳定裕度,并研究了励磁系统参数变化对时滞稳定裕度的影响;对结果进行了时域仿真验证,验证了该方法的准确性。     

电力系统时滞稳定裕度求解方法

时滞稳定裕度定义为一个系统在保证小扰动稳定的前提下系统可承受的最大延时值.确定电力系统的时滞稳定裕度对于合理利用相量测量装置/广域测量系统数据、设计广域稳定控制器具有重要意义.文中介绍了一种求解动力系统时滞稳定裕度的有效方法,它首先利用Rekasius变换,将时滞系统的特征方程由一个超越方程变换为普通多项式,并保证在临界特征值处Rekasius变换前后方程完全等效;进一步利用Routh判据确定时滞系统的临界特征值和相应的特征频率;最后借助单机无穷大系统验证了该方法的有效性.计算中发现:当负载和励磁放大系数增大时,单机无穷大系统的时滞稳定裕度会降低;而发电机的阻尼系数对系统时滞稳定裕度的影响则较为复杂,需要进一步加以研究.     

2种实际约束下的电力系统时滞稳定裕度

将满足如下2种约束时电力系统所能承受的最大时滞称为实用时滞稳定裕度(PDM):全部特征值实部小于给定值;全部特征值对应的阻尼因子大于给定常数。给出了一种求解电力系统PDM的简便方法,通过在有限区间内追踪一组复矩阵的特征轨迹以确定上述2种约束下的系统关键特征值及其PDM。最后借助单机无穷大系统和WSCC-3机9节点系统,对单一和双时滞情况下的系统PDM进行了分析,并与线性矩阵不等式(LMI)方法进行了比较,验证了该方法的有效性和计算效率。     

电力系统单时滞稳定裕度求解模型简化方法

在利用线性矩阵不等式(LMI)判据求解电力系统时滞稳定裕度时,由于电力系统动态模型的维数通常很高,会导致待求解变量过多和求解时间过长。针对此问题,文中首先将包含单时滞环节的电力系统线性模型扩展为包含输入、输出环节的状态空间表达式;进一步,基于成熟的状态空间表达式降维方法,对扩展模型进行简化,在保留系统关键动态特性的基础上,大幅减少待求变量数;最后,基于简化模型,借助LMI及参数变换,形成新的更为高效的时滞稳定判据。将该方法应用于含时滞环节的WSCC 3机9节点和IEEE 10机39节点系统中,借助二分搜索算法对比了两种电力系统单时滞稳定裕度的求解结果,算例表明时滞系统经过模型简化后,稳定裕度计算结果与简化前相比误差较小,而所需计算时间有较大幅度减少。     

基于多求和不等式输出反馈Lyapunov判据的时变时滞电力系统二次调频控制

电力系统使用通信网络进行动态调频时引起的时滞问题会对系统稳定性造成很大威胁。针对负荷频率控制中的网络化时滞问题,建立考虑时变时滞特性的负荷频率控制离散化状态空间模型。采用多求和不等式,构造一种具有低保守性的Lyapunov稳定判据来求解区间时变时滞负荷频率控制(load frequency control,LFC)系统的稳定裕度。在此基础上,推导时滞相关输出反馈增益的线性矩阵不等式(linear matrix inequality,LMI)准则来设计二次调频控制器参数。仿真结果表明,该文所提出的稳定判据能够求解更大的时滞稳定裕度,具有较低的保守性。所提出的控制器设计准则能够快速求解时变时滞下输出反馈增益,有效抑制小扰动下系统的频率振荡,使系统具有时滞稳定性。     

电力系统大范围时滞稳定域求解方法

在进行电力系统广域保护和控制时,确定系统大范围时滞稳定域及其边界规律意义重大.文中给出一种求解电力系统大范围时滞稳定域的有效方法:首先利用参数变换技术,将大范围时滞稳定域边界的求解,转换为对有限参数空间的搜索和平移过程,大大减少了时滞稳定域边界的计算量;进一步,利用四点插值法,通过对稳定域边界上临界点实施微扰以确定稳定域的构成和边界性质;最后,利用典型时滞系统和WSCC 3机9节点等系统验证了所述方法的有效性.     

一种电力系统实用时滞稳定裕度曲线追踪方法

电力系统在经受小扰动后能稳定运行的前提是其全部特征值实部小于给定值且每个特征值对应的阻尼因子大于给定常数,满足上述条件时系统所能承受的最大时滞为其实用时滞稳定裕度（PDM）。文中给出一种追踪PDM曲线的有效方法,它将PDM满足条件转换为一组优化问题的约束,从PDM曲线上任何一点出发,通过预测和校正过程,实现对整个PDM曲线的准确追踪。利用3机9节点系统验证了该方法的有效性。     

电力系统时滞稳定域临界点的快速搜索新方法

提出一种在二维时滞空间中快速求解电力系统时滞稳定域的新方法。依据电力系统时滞稳定域临界点关键特征值具有周期性的特点,通过空间映射构建临界函数,借助二分法在有限区域内求解该函数,获取时滞稳定域临界点的关键特征值及相关信息;再通过逆映射求取电力系统时滞稳定域的临界时滞,采用微扰方法判定临界时滞所围成的小扰动时滞稳定域,并进一步推广到大范围时滞区域中。该方法计算速度快、精度高,WSCC 3机9节点算例验证了所提方法的可行性和有效性。同时,对时滞稳定域边界拓扑特性深入研究表明:时滞只诱发稳定系统出现Hopf分岔,不会导致新的奇异诱导分岔点产生。     

考虑控制时滞和参数不确定的虚拟同步电机并网系统稳定性分析

虚拟同步发电机控制是增加并网逆变器系统等效惯量、提高系统稳定性的有效手段,但该环节的加入对存在时滞和参数不确定时系统稳定性影响的研究尚不深入。该文建立考虑时滞和参数不确定的虚拟同步电机控制的并网逆变器系统整体状态空间模型,采用时滞依赖的自由权矩阵变换构造时滞Lyapunov泛函,进而采用Lyapunov稳定性定理得出更低保守性的时滞稳定和时滞-不确定稳定条件,利用线性矩阵不等式计算得出时滞和不确定下系统的稳定裕度。通过仿真算例,验证该文时滞和不确定下系统稳定性分析及稳定裕度求解方法的正确性和有效性,分析虚拟同步电机控制环节参数对时滞稳定裕度的影响。     

基于Wirtinger不等式的电力系统延时依赖稳定判据

随着现代电力系统规模和互联区域的不断扩大,测量信号传输过程中的延时问题引起了广泛的关注。该问题的常规处理方法是基于Lyapunov稳定性理论求出系统所能承受的时滞稳定裕度,求解判据过程中不可避免地利用不等式放缩,因此,判据保守性的高低成为衡量判据优劣的重要指标之一。首先构造全新的Lyapunov泛函,进一步利用Wirtinger不等式技巧对求导后的泛函进行放缩,推导得出相应的延时依赖稳定性判据,可大大降低结果的保守性。然后,借助MATLAB中的线性矩阵不等式(LMI)工具箱进行求解,求得系统所能承受的时滞稳定裕度。最后,借助典型二阶时滞系统和包含广域阻尼控制(WADC)回路的四机两区域电力系统,对所得结果进行仿真验证。结果表明,利用Wirtinger不等式所得到的稳定性判据具有更低的保守性。     

Stability analysis of a generator excitation control system with time delays

This paper investigates the effect of time delays on the stability of generator excitation control system. The time delays are due to the use of measurement devices, communication links for data transfer, and controller processing time. The stability with respect to the time delay is theoretically analyzed and a formula to determine the maximum amount of time delay known as delay margin that the system can tolerate without losing its stability is presented. It is found that the excitation control system becomes unstable when the time delay crosses certain critical values, delay margins for stability. The time-domain simulations of Matlab/Simulink are used to validate theoretical delay margin results.     

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。     

计及信号随机延时的电力系统小干扰概率稳定性分析

为了研究随机延时对电力系统小干扰稳定性的影响,基于阻尼转矩分析法提出了一种计算特征根相对于延时的灵敏度的方法,进而通过Gram-Charlier级数展开的方法,得到随机延时下电力系统临界特征根实部的概率密度函数,该稳定性分析方法具有计算快速、简便的优点;然后,对计及广域信号随机延时的电力系统稳定器进行了参数鲁棒设计。在基于OPNET-MATLAB的信息物理融合电网系统联合仿真平台中搭建了两区四机系统模型,通过蒙特卡洛模拟验证了所提特征根概率密度函数计算方法的正确性,并分析了不同延时特性对系统小干扰稳定的影响,最后通过两区四机算例验证了所提电力系统稳定器鲁棒性设计方法的有效性。     

计及STATCOM的电力系统电压稳定特征结构分析

静止同步补偿器STATCOM是柔性交流输电系统FACTS家族中的重要成员,可有效改善系统电压调节特性,提高系统电压稳定裕度.文章基于特征结构分析法,将STATCOM的稳态模型加入潮流方程中,建立计及STATCOM的电压稳定计算模型.该方法以最小模特征值作为系统接近电压不稳定的量度,以电压灵敏度和参与因子为指标,判断全电网中最有可能发生电压不稳定的节点和区域,从而为STATCOM的配置提供依据.对WSCC-3机9节点系统仿真,验证了STATCOM对电压稳定的积极作用.     

Arnodli算法在电力系统静态电压稳定分析中的应用

为了保证电网的安全稳定运行,在对特征值算法进行介绍的基础上,主要分析了Arnodli算法在电力系统静态电压稳定分析中的应用,并且对显式重启动Arnodli 算法的重启动向量进行了改进.使用改进后的算法,可以快速计算降阶雅可比矩阵的模最小特征值和相应的特征向量,从而求出静态电压稳定裕度,以及无功功率补偿装置的安装位置及容量等.实际大系统算例的计算结果表明:改进了重启动向量的Arnodli 算法,在应用于大型电力系统静态电压稳定性分析时,具有收敛速度快和数值稳定的特点,并有在线应用的潜力.     

存在均匀通信时滞的AGC稳定极限计算

广域复杂电力系统的通信时滞导致了系统动力学模型是带有时滞的系统模型，计算时滞系统的时滞极限是研究时滞系统的关键，也是当前亟须解决的问题。文中对带有通信时滞信号的自动发电控制（AGC）系统建立了线性定常均匀时滞系统模型，借助状态空间的分析方法和矩阵分析理论，简捷有效地定量计算出AGC时滞极限。通过对华东电网的仿真验证了该算法的有效性和正确性。