电压暂降与谐波谐振监测点统一优化配置方法

在考虑投资成本具有限定性的前提下,提出了一种电压暂降和谐波谐振监测点的统一优化配置方法。定义并量化了电压暂降可观性指标和谐波谐振可观性指标;综合考虑了电压暂降与谐波谐振可观性以及投资成本经济性,基于层次分析法和模糊综合评价法给出了监测点配置方案综合性能的量化分析方法;提出了以配置方案综合得分最高为目标,以监测装置数不超过限值为约束的监测点统一优化配置模型,并基于离散粒子群优化算法进行求解;基于IEEE-30节点测试系统进行了暂降与谐振监测点统一优化配置,仿真结果表明所提方法可在确保配置方案所需监测装置数满足投资成本限定的条件下,获得电压暂降可观性、谐波谐振可观性与监测装置数目经济性三者协调最优的监测点配置方案。     

考虑谐波源支路类型的谐波谐振分析方法

建立准确的系统节点导纳矩阵是分析电力系统谐波谐振问题的前提条件,其中不同的谐波源建模方法将影响节点导纳矩阵参数,进而影响系统的谐波谐振分析结果。文中首先考虑实际谐波源类型,按谐波源支路有无阻抗、支路为串联或并联支路形成了4种谐波源支路类型;然后推导了考虑不同谐波源支路类型的节点导纳矩阵的建立方法,所建节点导纳矩阵对串联谐振和并联谐振分析均适用;分别运用谐振模态分析法及节点电压法对系统进行并联谐振和串联谐振分析,可揭示系统中更多潜在的串、并联谐振频率,并且在分析串联谐振时矩阵维数较低,易于建模,分析方法统一。测试系统和工业配电系统均证明了所提出方法的正确性和适用性。     

基于谐波谐振指数的配电网谐振严重程度评估

尽管并联电容器被广泛应用于电压支持、无功补偿、谐波抑制以及电力系统中功率因数的改善,但系统与电容器之间可能发生谐波谐振,产生严重后果。文中,通过引入IEEE 18—2012并联电力电容器应用标准,基于谐波谐振指数(HRI)并对其计算进行优化,提出了一种用来估计谐波谐振严重程度的方法。该方法能够表示在不同背景谐波电压水平下谐波谐振严重程度。通过案例分析结果表明,提出的方法能够在工业中直接并快速地用来估计发生谐振的可能性和严重程度以及作为后验方法解决电容器配置问题。     

电力系统串联谐波谐振的特性分析与灵敏度计算

分析电力系统谐波背景下模态分析与谐波谐振关联的机理,根据回路阻抗矩阵,绘制矩阵特征值频谱和串联谐波谐振下的关键模态导纳。根据串联谐振及谐波激励的自身特点,提出使用虚拟支路对系统拓扑结构进行修正处理,对网络进行谐波谐振模态分析,将模态分析结果与系统导纳频谱扫描结果进行比较,验证谐波谐振频率计算方法的可行性和准确性。定义灵敏度矩阵,通过基本回路矩阵确定系统元件与回路阻抗矩阵元素间的关联性,推导关键模态下特征值对各网络元件电气参数的灵敏度,通过标准化处理,提高了各支路元件灵敏度的可比性。对IEEE30母线系统进行仿真分析,得出串联谐振对元件的灵敏度影响程度和串联谐振的定位及传播范围。     

谐波谐振的模态分析法及其应用

通过计算与分析,论证了系统并联谐振频率与回路串联谐振频率完全相同。比较几种不同的模态分析法并得出结论：基于节点导纳矩阵或基于节点阻抗矩阵的模态分析法适用于系统并联谐振分析,且两种方法结果相同;基于回路阻抗矩阵的模态分析法适用于回路串联谐振分析,由于系统回路串联谐振频率与并联谐振频率完全相同,因而与系统并联谐振分析结果相同,单一使用基于回路阻抗矩阵的模态分析法并不能求得支路串联谐振频率;结合运用基于节点导纳矩阵的模态分析法和虚拟支路法,可求得包括支路串联谐振频率在内的系统全部谐波谐振频率。论证了虚拟支路法对于支路串联谐振分析的适用性。     

阻性有源滤波器分频控制位置的选择方案

电力系统中线路电感与电容之间的谐振使得电力系统背景谐波电压谐振放大,导致电力系统中的谐波电压严重畸变。利用馈电线理论建立电力系统馈电线的分布式参数模型,对由系统背景谐波电压引起的谐波电压谐振传播情况进行理论分析,提出新的基于分频控制的阻性有源滤波器的位置选择方案,以抑制电力系统中背景谐波电压的谐振传播。通过仿真分析及实验验证理论分析的正确性,以及所提分频控制的有源滤波器的位置选择策略对电力系统背景谐波电压抑制的有效性。     

电网电容器组谐波谐振和谐波放大的研究

在电力系统运行着大量的并联电容器组,由于电容器的阻抗呈现容性,它与电力系统中的谐波容易产生相互影响,发生谐波的并联谐振或串联谐振和电容器对谐波电流的谐波放大,造成电容器和电气设备的损坏。因此研究和分析谐波对电容器的危害,认识电容器对谐波电流的放大作用,合理地配置电容器和电抗器,以避免电气参数匹配发生谐振,控制其谐波电流放大。     

电力系统局部电路谐波谐振产生原因分析及对策

对在谐波源产生的谐波作用下,电力系统局部电路发生串、并联谐振的原因进行深入分析,论述了电力系统运行中较常见的电磁式电压互感器铁芯饱和引起的谐波谐振的发生原理,针对谐波谐振过电压的危害提出了预防和应对措施,通过减少谐波源,限制注入电网的谐波电流和采取措施使系统参数处于谐振范围之外来预防和抑制谐波谐振的发生。     

偏远地区风电场并网系统串联谐振分析

针对偏远风电场并网时易被忽略的并网系统串联谐振问题,提出结合回路元件灵敏度的串联谐振模态分析法进行研究。虽然并联谐振在电力系统中所占比例较大,但串联谐振的危害亦不可忽略。偏远风电场因其送出线较长,并网结构薄弱,输电线路分布电容所带来的影响不容忽视。建立线路分布参数模型,并分析其阻抗特性,基于已建立的风电场并网模型,采用串联谐振模态分析法分析系统串联谐振现象,准确判断串联谐振频率的同时,给出串联回路电气元件的模态灵敏度值。最后,以某风电场为实例建立仿真模型,仿真结果验证了所采用分析方法的可行性。通过元件灵敏度值的计算,进一步阐述线路长度的改变对风电场并网系统串联谐振频率和幅值的影响规律,为风电场实际规划建设提供理论指导。     

电容式电压互感器次谐波谐振分析的研究

电力系统中,非线性电感元件与系统中电容串联可能产生次谐波谐振,对电力系统安全运行构成危害。电容式电压互感器(CVT)内部结构满足产生谐振的条件,有可能产生奇次谐波的稳定振荡。本文应用双描述函数方法对电容式电压互感器中的次谐波谐振域作了分析,并讨论了参数对形成次谐波谐振的影响及对次谐波谐振的抑制。     

谐波分析与滤波器优化配置软件在电力系统中的应用

根据滤波器投资费用最小的原则,结合改进的网络固有结构法和谐波潮流解耦算法,基于Matlab和Delphi语言开发出一套谐波分析与滤波器优化配置软件。除一般的谐波分析功能外,软件还具有两个特色功能：运用改进的网络固有结构法来分析串并联谐振,从而使系统谐振次数远离谐波次数,避免谐振以及由此引起的谐波放大问题;基于网络固有结构法确定电力系统中各次滤波器的最佳配置位置,并运用自适应差异进化算法对滤波器参数进行优化设计,使电网各节点的谐波指标能最大限度地满足国标要求,以达到抑制谐波的目的。此外,还开发出界面友好、功能强大的图形编辑器,研制出电力系统谐波潮流分析及滤波器优化配置综合软件包。对实际电力系统算例的计算和分析表明,所提出的方法正确有效,所研制的软件实用性强。     

风电并网系统次同步振荡监测装置优化配置方法

近年来,风电等可再生能源的大规模接入使得次同步振荡事故频发.鉴于现有监测系统难以满足对次同步振荡的监测需求,中国多地正积极开展新型振荡监测系统的构建工作.考虑到时间和成本的限制,明确系统关键监测节点、经济合理地选取配置数量是构建新型振荡监测系统的首要问题.从振荡监测和溯源两个角度定义各节点在振荡监测系统中的关键度,提出了一种考虑节点关键度的振荡监测装置最优配置方法.该方法通过综合节点可观性和阻尼影响程度建立节点关键度指标,并计及系统N-1故障概率和零注入节点构建最优配置模型,最后利用整数线性规划得到配置方案.通过对美国得克萨斯州ERCOT风电系统、改进的New England 39节点系统和中国河北沽源实际风电并网系统的不同配置方案进行分析对比,验证了文中算法的可行性和经济性.     

基于回路模态分析法的串联谐波谐振评估

串联谐波谐振发生时会造成系统过电压,损坏电力设备,影响系统正常工作。为了解决此问题,需获得准确的串联谐波谐振频率,从而控制谐波源产生与此相应的谐波。由于串联谐振的发生与回路密切相关,不能用节点阻抗矩阵来分析串联谐振问题,据此提出一种分析网络回路阻抗矩阵以获得串联谐振频率及相关支路信息的模态分析方法。仿真分析所得串联谐波谐振频率与频谱分析的比较结果证明此方法正确。理论分析和算例研究证明,该方法是电力系统谐波谐振分析的有效工具。     

ILP-based multistage placement of PMUs with dynamic monitoring constraints

This paper addresses two aspects of the optimal Phasor Measurement Unit (PMU) placement problem. Firstly, an ILP (Integer Linear Programing) model for the optimal multistage placement of PMUs is proposed. The approach finds the number of PMUs and its placement in separate stages, while maximizing the system observability at each period of time. The model takes into account: the available budget per stage, the power system expansion along with the multistage PMU placement, redundancy in the PMU placement against the failure of a PMU or its communication links, user defined time constraints for PMU allocation, and the zero-injection effect. Secondly, it is proposed a methodology to identify buses to be observed for dynamic stability monitoring. Two criteria, which are inter-area observability and intra-area observability, have been considered. The methodology identifies coherent groups in large power systems by using a new technique based on graph theory. The technique requires neither full stability studies nor a predefined number of groups. Also, a centrality criterion is used to select a bus for monitoring each coherent area and supervise inter-area oscillations. Then, PMUs are located to ensure complete observability inside each area (intra-area monitoring). Methodology is applied on the 14-bus test system, the 57-bus test system with expansion plans, and the 16-machine 68 bus test system. Results indicate that the optimization model finds the optimal number of PMUs when the PMU placement by stages is required, while the observability at each stage is maximized. Additionally, it is shown that expansion plans and particular requirements of observability can be considered in the model without increasing the number of required PMUs, and the zero-injection effect, which reduces the number of PMUs, can be considered in the model.     

Optimal PMU placement method for complete topological and numerical observability of power system

This paper presents a new method of optimal PMU placement (OPP) for complete power system observability. A two-stage PMU placement method is proposed, where stage-1 finds out the minimum number of PMUs required to make the power system topologically observable and stage-2 is proposed to check if the resulted PMU placement (from stage-1) leads to a full ranked measurement Jacobian. In case the PMUs placed, ensuring topological observability in stage-1, do not lead to the Jacobian of full rank, a sequential elimination algorithm (SEA) is proposed in stage-2 to find the optimal locations of additional PMUs, required to be placed to make the system numerically observable as well. The proposed method is tested on three systems and the results are compared with three other topological observability based PMU placement methods. The simulation results ensure the complete system observability and also demonstrate the need of using stage-2 analysis along with the topological observability based PMU placement methods.     

配电网谐波量测装置最优配置方法

为满足油田节能减排与工艺调整要求,变频器等非线性电力电子设备的应用日益广泛,油田配电网谐波污染日趋严重。谐波在线监测系统为测量和分析油田配电网谐波分布特征奠定了基础;但受应用经济性约束,谐波量测终端安装数量有限,有必要对其安装位置进行优化。本文综合考虑谐波状态估计可观测度与冗余度,提出了一种量测终端优化定址方法。采用谐波状态估计可观性逻辑判断法,利用节点关联矩阵计算不同谐波量测终端配置方案下系统可观测度与冗余度;在保证系统可观测度最大的前提下,以冗余度最大为目标优化量测终端安装位置。实现在终端数量有限的情况下提高油田配电网谐波状态估计的可观测度与精度,建模仿真结果证明了该方法的有效性。     

基于无相位谐波监测数据的谐振源辨识方法

针对电网中大量谐波监测数据因缺乏相位信息难以实现电网谐振监测的技术难题,提出了一套计及主导系数、相关系数及敏感度指标的电网谐振源辨识方法。首先,基于多谐波源谐振分析模型,分析了谐振状态下谐波参数的相关特性与回归特征,提出了计及主导系数的强主导谐振状态判别方法。其次,论证了强主导谐振状态下的谐波阻抗特征及数据特征,构建了融合机理模型和谐振数据特征的电网谐振状态及谐振源辨识方法。最后,基于建模仿真和工程案例验证,在背景谐波对母线谐波电压贡献率小于20%的工况下,敏感谐振支路和敏感谐波源的耦合谐波阻抗测量偏差小于2%,所提方法能够准确辨识谐振状态及谐振源。     

基于粒子群优化算法的混合有源滤波器中无源滤波器的多目标优化设计

混合有源滤波器是非常有应用前景的滤波装置,但其综合性能受无源滤波器参数优化程度的影响很大。该文基于课题项目中谐波源的特点,针对已有优化设计方法的各种缺点,提出了基于改进粒子群优化算法的混合滤波装置中无源滤波器的多目标优化设计方法。通过将无源滤波器的无功补偿容量、初期投资及补偿后滤波效果作为优化目标,利用简便、有效的粒子群优化算法对其参数进行了优化设计,大大减少了人工的计算量,而且明显提高了算法的寻优速度。最后仿真及现场模拟实验表明,此优化设计无源滤波器的成本比经验设计方法有所降低,滤波效果有明显的提高。