鞍结分岔与极限诱导分岔的电压稳定性评估

提出了一个改进的约束优化方法来计算电压稳定性评估指标——负荷裕度，并以此来评估新型的电压崩溃现象——极限诱导分岔和传统的鞍结分岔。为了和现有的一些电压评估算法保持一致性，发电机无功极限约束被引进到了优化问题的约束条件中，并以此来判定无功，电压约束转换点和判断系统的电压崩溃类型。针对不同的系统模型，文中给出了各个系统的电压崩溃类型和负荷裕度。算法的有效性通过IEEE30，57，118母线系统、西日本（West-J）27母线系统和1个1047母线系统模型的仿真的得到了验证。该方法可有效地应用于电力系统电压稳定分析与评估领域。     

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。     

静态电压稳定分岔点的识别和计算方法综述

电力系统静态电压稳定分析中,常见有鞍结型分岔点和极限诱导型分岔点。识别和计算这2种不同的分岔点的意义在于准确地计算在分岔点处各种控制变量对于电压稳定裕度的灵敏度,从而为最终的控制服务。对该问题当前的研究现状进行了综述,主要介绍了鞍结型分岔点和极限诱导型分岔点各自的原理和特性,对识别和计算这2种不同分岔点的主要方法进行了论述,并就各种算法的计算量大小、求解速度、收敛性和实用性等方面进行了分析比较。最后,指出了这2种分岔点的识别和计算方法的未来研究方向和需要解决的问题。     

基于二次型迭代逼近法的电力系统电压鞍结分岔点识别

为实现负荷增长过程中电力系统鞍结分岔点（SNB）的快速准确识别,提出一种直接计算电力系统电压崩溃点的二次型迭代逼近方法,基于系统中PQ节点输出的PV曲线为近似二次型的特点,在节点功率平衡方程中引入负荷增长参数,运用复合函数求导法则就功率方程进行两次求导,理论推导节点电压对负荷参数的一阶、二阶导数表达式,由此确定PV曲线二项式,依靠顶点坐标确定电力系统鞍结分岔点的初始位置,经多次迭代收敛逼近电压崩溃点。所提方法避免了连续潮流法的多次潮流计算,可显著降低计算量。以IEEE 14,IEEE 118节点系统进行仿真验证,证明了该方法的有效性,相较增补P’Q节点法及戴维南等值法,二次型迭代逼近法具有较高的计算效率和鲁棒性。     

潮流方程鞍结分岔点计算的块消去算法

潮流方程鞍结分岔点(saddle-node bifurcation point,SNBP)的计算是静态电压稳定分析中比较关键的问题。在电力系统中,Moore-Spence方程被常用来确定潮流方程的鞍结分岔点,其阶数约为一般潮流方程的2倍。采用在非线性分歧计算中常使用的块消去(block elimination,BE)算法来求解Moore-Spence方程。利用块消去算法,在Moore-Spence方程的每一步牛顿迭代过程中,只需求解潮流雅可比矩阵或其转置作为系数矩阵的线性方程组,可充分利用潮流雅可比矩阵的稀疏特点来提高计算效率。采用渐进数值方法(asymptotic numerical method,ANM)快速确定牛顿迭代的初值。国内几个电力系统的计算实例验证了该方法的有效性。     

基于多项式回归分析的连续潮流计算自适应步长控制策略

为提高连续潮流计算效率,增强算法适用性,针对预测-矫正过程的步长控制方法提出了改进策略。在基准点处潮流数值解的基础上,利用雅克比矩阵计算反映系统变量变化的切向预测量。选择切向量中模值最大分量所对应的变量为最优参量,选择连续潮流预测-矫正步中前后关联的3组计算数据为分析对象,对功率增长参数与最优参量之间的非线性关系进行多项式回归分析。依据回归分析所得到的多项式回归系数,构建自适应的连续潮流步长控制策略。基于IEEE 14节点测试系统的算例分析表明有效改进了算法的计算效率,并以点对点的静态电压稳定鞍结分岔点计算为例验证了其实用性。     

基于最简正规形的电力系统鞍结分岔分析

运用最简正规形理论,推导了电力系统原始微分方程模型鞍结分岔的2阶最简正规形,通过更高阶的变换,解决了共振项系数奇异的问题;利用近似解析解对电力系统鞍结分岔引起的系统失稳现象进行了分析;利用参与因子分析了共振模态对其他模态的影响,揭示了电力系统鞍结导致系统失稳的物理机制.由于共振模态的影响,鞍结分岔在引起电压崩溃的同时,也出现功角失稳.这对于深刻认识鞍结分岔导致系统失稳的机制有一定价值.     

基于连续潮流的静态分岔点追踪方法

静态电压稳定性分析中,主要有两类分岔:鞍结分岔和极限诱导分岔,并以当前运行点离分岔点间的负荷距离评估电压的稳定裕度。对发电机无功受限后出现的无功/电压约束转换和极限诱导分岔现象进行了分析,并采用了发电机无功极限值引导变步长的连续潮流方法,对鞍结分岔点和极限诱导分岔点进行了搜索,继而利用潮流雅可比矩阵特征值的符号变化进行识别。该方法应用于IEEE 39节点测试系统,取得了比较理想的效果,从而验证了该方法的正确性和有效性。     

考虑极限诱导分岔的静态电压稳定域

随着高比例可再生能源在电力系统中的广泛应用,可再生能源的波动性和随机性对电力系统静态电压稳定评估带来挑战,电力系统静态电压稳定域（static voltage stability region,SVSR）可以全面分析和监测电力系统电压稳定性,其关键是快速准确地构建稳定域边界。针对传统连续潮流法和非线性规划法计算量大的问题,提出一种基于SVSR边界拓扑性质的SVSR边界构建优化模型,根据边界连续且光滑的性质,由已知边界点通过预测-校正方法直接计算相邻边界点。在此模型基础上提出一种极限诱导分岔识别方法,构建考虑极限诱导分岔的SVSR边界。最后通过算例分析验证了所提方法的可行性和准确性。     

N-1故障电压稳定极限高阶灵敏度快速计算

在利用连续潮流计算得到无故障网络的静态电压稳定临界点的基础上,提出一种快速计算线路故障下静态电压稳定临界点的可靠方法.该方法将单条线路运行状态参数化,通过求解原系统的静态电压稳定临界点对故障线路参数的1至N阶导数,用泰勒级数法进行逼近,从而快速精确的求解出线路故障情况下电压稳定临界点.在求解1至N阶导数时,系数矩阵是同一个矩阵,无需反复形成与分解.该方法计算量小,无需反复迭代.该文方法的可行性与高效性通过在IEEE 30及118母线系统上的算例得以验证.     

电压稳定分析中潮流方程鞍结点分岔与极限诱导分岔的比较研究

基于潮流方程模型的分岔分析是电力系统电压稳定静态分析的有用工具,其中潮流方程的鞍结点分岔和极限诱导分岔是两种不同的导致电压崩溃的分岔现象。文章从数学上与物理实际两个方面来比较这两种分岔的相同与不同点,以有助于理解并区分两种不同的电压崩溃现象。通过两个算例IEEE 57节点和IEEE 118节点系统,从数值结果方面说明了上述理论分析结果。     

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。     

基于免疫算法的电压稳定裕度计算

提出一种求解电压稳定裕度的新算法——免疫算法。该算法模仿人体的免疫系统,将搜索空间的解作为抗体,依据抗原与抗体的亲和性以及抗体之间的亲和性对解进行评价和选择,由于具有多样性记忆单元的存在,有效地克服了确定性算法中解易陷入局部极值的缺点,能快速搜索到全局最优解,并求得电压稳定裕度的最大值。应用该算法对IEEE14节点和IEEE57节点系统进行仿真计算,获得了较原-对偶内点算法至少增加10%的稳定裕度。     

基于分岔理论研究励磁参数对系统电压稳定的影响

笔者以一个典型的3节点电力系统模型为例,应用AUTO 07分岔分析软件,分析了励磁系统调节器时间常数和放大倍数对系统电压稳定的影响.结果表明,采用双、单轴发电机模型所得分岔分析结果虽然有定量上的变化,但都有相同的定性特征,即在到达SNB分岔点以前均先出现Hopf分岔点.而且,励磁系统调节器时间常数的降低和放大倍数的升高,能改善系统电压稳定性.     

基于Walve负荷模型典型电力系统多参数分岔分析

以通用非线性系统分岔分析软件Auto97为工具,对基于Walve综合负荷模型的典型3节点电力系统进行了多参数分岔分析.分析过程表明多参数分岔分析相对于单参数分析更能揭示系统参数对电力系统电压稳定性的影响情况.结果显示:选取较高的参考电压Vref与励磁增益KAVR不仅有利于提高功率传输极限、增加稳定裕度,而且有利于避免系统电压振荡失稳;同时表明Vref、KAVR之间具有一定的互补特性,可通过Vref和KAVR的协调运用,避开Hopf分岔,保证系统安全运行.另外表明,大的励磁极限将更有利于电力系统电压动态稳定.     

基于Walve负荷模型典型电力系统多参数分岔分析

以通用非线性系统分岔分析软件Auto97为工具,对基于Walve综合负荷模型的典型3节点电力系统进行了多参数分岔分析。分析过程表明多参数分岔分析相对于单参数分析更能揭示系统参数对电力系统电压稳定性的影响情况。结果显示:选取较高的参考电压Vref与励磁增益KAVR不仅有利于提高功率传输极限、增加稳定裕度,而且有利于避免系统电压振荡失稳;同时表明Vref、KAVR之间具有一定的互补特性,可通过Vref和KAVR的协调运用,避开Hopf分岔,保证系统安全运行。另外表明,大的励磁极限将更有利于电力系统电压动态稳定     

不需雅可比左特征向量的负荷裕度灵敏度新算法

电力系统静态电压稳定裕度灵敏度是电压稳定分析与控制的关键技术之一。目前广泛采用的负荷裕度灵敏度计算方法依赖于鞍结分岔点雅可比零特征值左特征向量。鞍结分岔点雅可比零特征值左特征向量需要计算2(n?1)个线性方程。如果控制变量个数较少,计算效率较低。提出了一种不需要鞍结分岔点雅可比零特征值左特征向量的负荷裕度灵敏度计算方法。在灵敏度自适应引导求取负荷裕度的最后一步,利用局部曲线拟合及相关高阶灵敏度技术,对弱节点分析得到了负荷裕度与控制参数的灵敏度。多个IEEE测试系统和湖南电网的数值计算结果表明,所提方法有效且实用。     

含STATCOM的风电系统鞍结分岔边界追踪及其非线性解析表达

借助常规电力系统计算二维参数分岔边界的方法和思路,以风电注入有功功率Pin、STATCOM的参数KMdc为控制参数,追踪得到风电系统节点电压二维鞍结分岔边界,通过对分岔边界的分析,得出风电场注入有功和STATCOM参数共同作用下影响风电系统电压稳定性的规律;接着以二次多项式作为风电系统参数空间中鞍结分岔边界的近似非线性解析表达式。通过算例仿真验证了该方法逼近真实边界的高精度及其有效性。     

电力系统静态电压稳定裕度的快速算法

基于发电机无功越限对系统静态电压稳定裕度有重要影响的事实,本文提出一种快速计算电力系统静态电压稳定裕度的方法.将静态电压稳定裕度的计算分成两步,首先快速计算出系统不再出现无功越限的分界负荷水平并对无功越限点的稳定性做出判断,然后通过各负荷节点的戴维南等值电路确定系统的负荷裕度.IEEE的多个测试系统的仿真算例表明,本文所提方法简单、有效,计算速度快.     

N-1故障状态下电力系统静态电压稳定极限的快速计算

为了快速计算电力系统支路故障状态下的静态电压稳定临界点,提出了一种基于泰勒级数的计算方法。以支路导纳系数为参数,通过求解原系统的静态电压稳定临界点对故障支路导纳系数的1至n阶导数,用泰勒级数法逼近电压崩溃点,从而快速求解出N-1故障情况下电压稳定临界点的精确解。采用该方法对IEEE 30及118母线系统进行验证,结果表明该方法能快速、精确地求得故障状态下的静态电压稳定临界点。