考虑同调机组的电力系统主动解列断面搜索方法*

将电力系统解列断面搜索问题转化为单目标多约束优化问题,提出了一种考虑同调机组的解列断面搜索新方法。节点间电抗值的大小反映了其电气连接强弱程度。首先以节点间线路电抗值为线路权值,利用Dijkstra算法计算同调机群中发电机之间最小电抗连接线路,得到同调机组连通图,之后用prim算法得到同调机组连通图的最小生成树,并将其等值为一个节点,从而保证电力孤岛内机组连通性。最后利用Dinic算法求得非同调机群间最小潮流割集,得到最优解列断面。对经典IEEE-39节点系统进行算例仿真,验证了文中所提出方法能够快速准确定位解列断面。     

以维持重要负荷供电为目标的交直流系统自适应解列方法研究

解列控制作为电力系统三道防线中的最后一道,是在系统遭受严重故障后的一种紧急控制方法。传统的失步解列控制难以应对系统运行方式或失稳模式的改变;基于慢同调和振荡中心定位的自适应解列控制仅在同调分群明显或振荡中心相对固定的系统中取得了较好的效果。该文首先以同调分群不明显的广东电网为例,讨论常规的自适应解列控制方法在此类电网中搜索可行解列断面时面临的困难;然后,对解列控制的目标进行反思和讨论,提出在面对同调分群不明显的系统时,可以将维持重要负荷供电作为控制目标进行自适应解列。接着,基于该目标提出"解列断面预筛选-重点区域种子节点选取-节点扩充-解列断面校验"的四阶段自适应解列框架。最后,以广东电网为算例,验证以维持重要负荷供电为目标的自适应解列控制方法的可行性及有效性。     

一种基于回路电流法的有源配电网潮流算法

提出一种基于回路电流法的主动配电网三相潮流算法,并提出风机等多种分布式电源在该算法中的计算模型。首先建立配电网络对应的图,然后将基本回路电流、变压器原边支路电压、非恒阻抗负荷支路电压、分布式电源支路电压、异步电机正序负序电压、转差率作为未知量,列写回路KVL方程、变压器原副边电流方程、负荷功率平衡方程以及分布式电源相关方程,推导Jacobian矩阵,并利用牛顿法求解方程。该方法不需要PV节点转化为PQ节点的过程,也不需要将环路解列及复杂的节点编号,没有对Jacobian矩阵进行简化和近似,具有二阶收敛性。算例表明,所提方法计算速度快,能够处理所有常见的分布式电源,具有较强环路处理能力,且比前推回推法有更好的收敛性。     

考虑同调约束的电力系统主动解列断面的搜索方法

电力系统主动解列是避免发生大停电事故和系统崩溃的有效保护措施,需要及时、准确地确定解列方案。文中提出一种考虑发电机同调约束的最佳解列断面的搜索方法。首先基于故障后广域测量系统(WAMS)提供的实时动态响应信息,利用改进拉普拉斯特征映射算法在线识别同调机群,利用发电机同调虚拟节点聚合同调机群,减小解列断面的搜索空间,然后利用加权拉普拉斯分群策略得到初始的解列断面。最后考虑断面有功功率的方向,利用启发式变邻域搜索算法确定最佳的解列断面,使得解列后各孤岛的净不平衡功率最小。文中方法能充分考虑不同故障模式所带来的同调行为的差异性,使得主动解列控制具有选择性和鲁棒性。通过新英格兰39节点系统验证了所述方法的有效性和适应性。     

基于短时电压相量轨迹的同调机群快速预估方法

利用广域量测信息提出一种基于短时电压相量轨迹的同调机群快速预估方法。首先,针对两机失步振荡模型,分析节点电压相量轨迹的几何特征,提取轨迹分类特性,据此特性提出同调机群辨识方法;其次,基于电压相量轨迹的变化趋势预估机组同调性,并利用扩展等面积法则(extended equal area criteria,EEAC)进一步验证分群结果;最后,为应对失步振荡初期机组同调关系尚不明显的问题,提出基于滑动时窗的同调机群预估方案,通过多次分群和验证的方式,实现对机组同调性的持续监测和实时校核。IEEE-9、IEEE-39和IEEE-118节点系统算例验证了方法有效性。     

基于支路方程解存在性的局部电压稳定指标

快速精准地辨识电网电压薄弱节点并执行相应的控制措施,是预防电力系统电压失稳的一项重要工作。首先,在原有电力系统电压稳定局部指标L指标的基础上,通过对Ⅱ型等值支路模型列写潮流方程,考虑支路潮流方程解存在性的原理推导出静态电压稳定L_q指标和L_p指标。然后分析了L_q指标和L_p指标的不足,通过列写支路电压方程,考虑支路电压方程解存在性原理改造得到改进指标L_(pqu)。最后,本文分析了2种支路方程下所提指标的优劣,结合了支路潮流方程和支路电压方程,提出一种基于支路方程可行解域的电压稳定L_(u.p)指标,使其可以快速识别系统中的薄弱支路。以新疆某地区实际电网为例,分析验证了所提指标对电网薄弱点快速识别的精确度和线性程度,对调度人员可以快速准确识别系统中电压薄弱节点具有重要的指导意义。     

基于节点相关度可靠解列的网架结构优化研究

解列作为极端故障下确保重要负荷不间断供电的有效控制措施,对维护系统安全稳定有着重要意义。如何精准快速地找到失步断面并可靠断开,是当前解列问题的研究重点。针对当前解列过程中分群模式不显著,导致解列策略不收敛的难题,提出一种基于节点相关度的网架结构优化方法,通过调整线路支数降低解列难度。该方法基于慢同调理论构造节点相关度模型,综合考虑系统稳定约束条件,采用离散粒子群算法获取同调群强耦合、非同调弱连接的优化方案,使解列范围集中在弱连接区域。最后利用IEEE-118标准算例和新英格兰等值系统进行仿真验证,表明该方法确实能将高概率解列线路集中化,达到缩小解列决策范围的效果。     

基于贪心算法的自适应解列断面自动搜索方法：(一)解列指标体系与算法设计

现有的解列断面搜索方法仅能考虑发电机同调、孤岛功率平衡等少数约束条件,在大系统的解列断面搜索过程中需要事先人工化简系统,无法实现从在线调度数据出发自动获得解列断面。文中以交直流系统的自适应解列控制为研究目标,提出了交直流电网解列指标体系,并设计了基于贪心算法的解列断面自动搜索方法。该方法根据系统发电机慢同调分群结果,确定解列孤岛数量及孤岛初始搜索节点,然后,对各孤岛一级相连节点进行评分,确定应该并入各孤岛的节点;最后,设计了解列策略校验环节。     

变压器绕组等值网路的割集分析

应用割集分析法分析单线圈变压器绕组的波过程,对等值网路作了规格化处理,便于列写方程及编程,并可直接计算出各节点电压。     

基于相关度同调分析的PMU配置

基于全球定位系统GPS的同步相量量测单元PMU(Phasor Measurement Unit)是一种新型的量测装置,该装置可以直接量测节点电压相量。文章在电力系统同调性概念的基础上,通过数字仿真获取发电机的时间响应曲线,定义了基于相关性原理的发电机同调指标。该方法简明且易于实现,具有较高的应用价值。通过IEEE39节点对该方法进行了验证。     

电力系统电压安全灵敏度的分析方法研究

针对目前的电力系统薄弱节点识别方法普遍存在难以适应互联大电网电压稳定计算和分析的问题,提出一种基于当前状态下的电压安全灵敏度分析方法。利用雅可比矩阵数学模型建立了评价节点薄弱程度的指标,对补偿前后的节点系统电压偏移量进行比较分析,依据薄弱节点的排序来确定系统的无功补偿方案。以IEEE14节点系统为例进行电压安全灵敏度计算分析,结果表明,所提出的薄弱节点指标能有效提取系统的薄弱节点,在薄弱节点进行无功补偿时系统电压幅值提高最大。     

多换流器并联的交直流配电网潮流计算方法

针对多换流器并联的交直流配电网潮流计算展开研究,提出了基于虚拟主从策略的潮流计算方法。将多换流器并联的直流母线视为平衡节点,利用该节点上的功率平衡方程以及Udc=f(P)下垂特性方程,将首编号换流器定义为虚拟主换流器,推导得到其功率与其他换流器下垂特性曲线的关系式,实现该换流器功率与母线直流电压的求解;将其他换流器定位为虚拟从换流器,按照P=f(Udc)下垂曲线进行功率更新,解决了多换流器同时控制平衡节点电压的潮流计算难题。通过算例测试验证了所提算法的有效性和正确性。     

基于虚拟阻抗的微网功率分配策略研究

孤岛模式运行的微电网,其稳定性和可靠性要求各发电单元均衡分担负荷,电能质量要求系统电压和频率波动在一定范围内。采用传统下垂控制的微电网,电压和频率波动受负荷影响,电源输出特性与输电阻抗等因素有关,无法满足以上要求。本文分析了功率均衡分配条件,利用虚拟阻抗实现功率解耦和无功功率合理分配。针对虚拟阻抗以及下垂控制造成的母线电压降低,引入计算母线电压重新设计无功下垂方程,降低负荷变化和虚拟阻抗对母线电压的影响,保证其波动在规定范围内,提高了微网电能质量。     

含低电压穿越型分布式电源配电网的短路电流计算方法

换流器型分布式电源(DG)在配电网中的应用使传统配电网的短路电流计算方法不再适用。根据DG在配电网故障点前后位置的不同,将DG处理为不同类型的故障等效模型,故障点上游DG采用低电压穿越故障等效模型,故障点下游DG采用恒定电流源故障等效模型。提出了一种基于叠加定理的短路电流迭代计算方法,在每一次迭代过程中,根据当前节点电压和DG的故障等效模型分别修正故障点上游DG和下游DG的输出短路电流,并利用节点电压方程求解配电网的短路电流和节点电压分布,直到满足收敛条件。通过对算例系统的分析计算,验证了所提方法的正确性。该方法可应用于含DG的大规模配电网的短路电流求解。     

A simple approach to voltage stability assessment in radialnetworks

Analytical approach to voltage collapse proximity determination is proposed for radial networks. Under corresponding assumptions, a radial network with arbitrary bus loads is transformed into a two bus equivalent. The voltage phasors at the generator bus and at the last load bus of the radial network are transformed to form the voltage phasors of the two bus equivalent. The latter are further used for assessment of voltage collapse proximity. Exact stability limit relations for a two bus system derived from Jacobian matrix can be exploited. Moreover, an analytical expression is derived for calculation of active and reactive power reserve margins for a radial network equivalent. The proposed procedure has been tested for practical examples of radial networks with inductive and capacitive loads     

计及电压与无功功率的直流潮流算法

直流潮流算法在电力系统中应用广泛,但目前的直流潮流算法大多无法准确计算节点电压幅值和支路无功潮流。因此,文中基于经典直流潮流算法,考虑无功功率方程,提出了一种计及电压与无功功率的直流潮流算法,可在保留直流潮流算法线性与快速性的前提下,实现节点电压幅值与无功潮流的近似求解。对IEEE 118节点系统、Polish 3012节点系统和国内实际大系统的仿真验证表明,所提出的改进直流潮算法能够精确、快速地求解系统中的节点电压幅值与无功潮流。     

Voltage control devices models for distribution power flow analysis

This paper presents the development of mathematical models for thyristor controlled series compensator (TCSC), for voltage regulator devices and for remote bus voltage control that are suitable to be used with the three-phase current injection method (TCIM) for power flow calculation. TCIM is a Newton method where the equations are written in rectangular coordinates resulting in a 6n×6n Jacobian matrix. The representation of a control device requires an augmented system of equations to incorporate the additional relationship between each control action and the controlled variable, resulting in an augmented Jacobian matrix. Practical distribution systems are tested and the effectiveness of the proposed formulation is demonstrated     

Analytical methods for determining a system configuration acceptable from viewpoints of both short circuit current and voltage stability

Generally, improving voltage stability to power demand increase tends to increase short circuit capacity. In this paper, two methods are proposed in order to obtain appropriate system separation points that minimize short circuit capacity increase and voltage stability decrease. Considering the Q-? network that expresses the relation of voltage and reactive power, voltage sensitivity is equivalent to an element of the system impedance matrix. A fast calculation procedure for the change of the impedance matrix element due to bus connection changes has been proposed. It can be applied to the calculation of both the voltage sensitivities and the short circuit capacity. The results give information on the most appropriate separation points among the designated candidates, taking account of short circuit capacity problems and voltage stability considerations. The second method proposed uses a linear programming technique with variable line impedances and the objective function minimizing the short circuit capacity subject to bus voltage dip constraints. This gives information on the preferable separation points in large and complicated systems. Some practical procedures are also given.     

电力系统静态最接近电压稳定极限的确定

本文提出了一种确定电力系统静态最接近电压稳定极限的方法。     

分布式储能系统调度策略研究及仿真分析

为了提高分布式储能系统的运行效率和电力系统稳定性,文章提出了一种基于灵敏度分析的分布式储能系统调度策略。根据快速分解法的潮流迭代方程推导出储能母线相角和系统母线相角、储能母线电压和系统母线电压之间的灵敏度矩阵;在考虑储能电池过充和过放的基础上修正灵敏度系数,对灵敏度系数进行排序得到最优调度方案;应用PSASP电力系统仿真软件搭建储能系统应用算例,采用频率平波率、电压平波率量化调控效果,仿真结果表明利用灵敏度分析所得调度方案的频率平波率、电压平波率均大于对比方案,验证了基于灵敏度分析得到的调度方案的最优。