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。     

结合直流潮流模型的电网断面热稳定极限快速评估方法

电网结构的增强使得系统的热稳定问题日益突出。采用直流潮流的方法对典型等值系统的断面热稳定极限进行了推导,分析了断面设备N-1开断对在运设备有功潮流变化的影响。基于有功潮流的阻抗分配原理,提出了对断面热稳定极限的评估方法和流程,可实现断面热稳定极限和限制故障的快速评估。最后,以河南电网2014年夏季大负荷方式为例,对豫北断面的热稳定极限进行了评估,仿真结果证明了所提方法的可行性。     

求取电压稳定分歧点的改进步长连续潮流法

连续潮流法是求取电压稳定分歧点的一种有效方法,但现有方法计算量大。为此,提出一种改进步长连续潮流法,先对线性电路的戴维南等值原理进行广义扩充,证明了非线性电力系统传输最大功率条件是:戴维南动态等值阻抗模等于负荷静态等值阻抗模。并根据戴维南动态等值阻抗引导的负荷阻抗变化初步预测极限功率,以此作为连续潮流计算的步长选择依据,实现变步长连续潮流计算。对IEEE118系统进行仿真计算,结果表明该算法能既快速又准确地找到电压稳定分歧点。     

单输电通道中输电断面静稳极限的快速估算

为快速估算互联电力系统输电断面的静稳极限,应用短路电流计算等值阻抗,在此基础上提出了快速估算单输电通道静稳极限的方法。分别求取输电断面联络线两端母线的短路电流和短路容量,并据此将互联的大系统等值成为简单的两机系统。为考虑励磁影响,给出了等值系统机端电压修正方案。将修正后的等值系统机端电压和等值阻抗代入输电断面功率传输极限公式,即可得到输电断面静稳极限。算例结果验证了该方法的有效性。     

计及静态临界稳定特性的感应电动机群聚合等值方法

负荷模型对电力系统稳定计算结果有着重要的影响,而感应电动机群聚合是负荷等值建模的重要组成部分。考虑感应电动机静态临界稳定特性的影响,提出了一种感应电动机群负荷聚合等值的新方法。首先,分析了表征电动机静态临界稳定特性强弱的指标,据此将电动机群负荷分为稳定性好和稳定性差的2组。而后,基于各电动机的物理机理,并综合考虑其静态临界稳定特性,对分组后的感应电动机群负荷进行聚合。最后,以单机无穷大系统、WSCC-9节点系统和EPRI-36节点系统为算例,考察了该聚合方法与其他方法所得等值模型在不同故障方式下的系统响应,验证了所提方法在不同运行条件下的适用性和所得等值模型的准确性。     

不同负荷模型对东北电网送电能力的影响分析

以2004年东北电网冬腰方式为例,对考虑配电网络的综合负荷模型(synthetic load model considering distribution network,SLM)以及各种常用的负荷模型进行了适应性分析。吉黑断面稳定极限和辽吉断面稳定极限的计算结果表明,采用考虑配电网络的综合负荷模型与II型马达、40%恒阻抗+60%恒功率的静态负荷模型以及30%恒阻抗+30%恒电流+40%恒功率的静态负荷模型计算结果比较接近。最后对考虑配电网络的综合负荷模型进行了参数灵敏度分析。     

计及黄安断面约束的宁夏电网外送能力研究

为了确定受黄安断面同杆N-2故障热稳限制的甘宁断面潮流外送能力,分析了宁夏电网各电源、负荷节点对黄安断面的灵敏度系数,建立了受黄安断面热稳限制和电源装机、负荷容量大小及同时率约束的甘宁断面外送模型,基于MATLAB的线性规划函数编写程序,计算了黄安断面极限功率下甘宁断面外送功率的极值。结果表明:在当前电网结构和负荷水平下,甘宁断面外送能力最大值大于甘宁断面热稳极限,最小值小于热稳极限的一半,且外送能力随中卫地区负荷增长以3倍速度下降。电力系统分析综合程序(PSASP)数值仿真计算验证了上述结论的正确性。     

非解析复变电力系统电压稳定的动态分析方法

由于电力系统是非解析复变系统,节点电压不是负荷电流的解析复变函数。在复数域内,节点电压不能直接对负荷电流求导,所以尚没有文献应用动态分析方法研究电力系统的电压稳定性。提出非解析复变电力系统的动态分析方法,定义电力系统综合动态等值阻抗,证明电力系统达到极大传输功率的必要条件是系统综合动态等值阻抗模等于负荷静态等值阻抗模。仿真计算表明:电力系统极大传输功率的必要条件是正确的;阻抗模裕度最小值决定系统电压稳定整体水平,重点监控最小阻抗模裕度节点的电压稳定水平最有价值。动态分析方法为进一步建立电力系统非线性等值模型及应用非线性等值模型快速准确计算极限潮流提供了理论基础。电力系统极大传输功率判据也可用于判断大规模电力系统潮流解是否可行。     

励磁系统实测模型参数对山东电网稳定计算的影响

实测励磁模型参数已逐步应用于电力系统的稳定计算,对计算结果会带来较大的影响。以某年山东电网夏季最大运行方式作为计算水平年,取其中两个功率输送断面进行分析,研究励磁系统实测模型参数对该断面静态稳定极限及暂态稳定极限的影响。与采用发电机E′q恒定模型相比,其静态稳定极限及暂态稳定极限均有不同程度提高。     

基于戴维南等值和支路传输功率极限的电压稳定评估方法

提出了一种基于戴维南等值和支路传输功率极限的电压稳定评估方法。通过增大所要评估负荷节点的注入功率,并计算该状态下的系统潮流,求得该负荷节点对应的戴维南等值参数。利用所得到的戴维南等值参数构建包含该负荷节点的2节点系统,分析其节点功率平衡方程,得到其静态电压稳定的判别式。由判别式计算得到2节点系统的支路传输功率极限以及该节点的相对功率裕度,进一步建立整个系统的静态电压稳定指标,将其用于在线评估。此方法无需本地量测数据、计算快速方便、能够给出包含极限传输功率的评估指标,适用于电网调度中心,可实现对电网的在线电压稳定评估。运用该方法对IEEE14节点与118节点系统进行电压稳定评估,验证了此方法的合理性与正确性。     

PSD-SCCP多端网络等值计算分析

利用仿真方法分析了PSD-SCCP软件的多端网络等值功能,对不基于潮流结果和基于潮流结果2种计算条件下等值参数的差异进行了对比,认为不基于潮流结果的多端网络等值可保留原系统的阻抗特性,等值模型不能复现原系统潮流,适用于不关心系统潮流的仿真工作;基于潮流结果的多端网络等值可保留原系统的阻抗特性,等值模型可以复现原系统潮流,适用范围还可扩展到以系统潮流为基础的仿真领域。     

大电网静态电压稳定在线防控灵敏度分析新方法

大电网静态电压稳定预防控制在线决策的核心环节是稳定裕度及其与控制变量间灵敏度关系的快速计算,为此提出一种基于调控对状态的影响和单断面参数辨识方法实现静态电压稳定裕度与控制参数间解析灵敏度关系的计算方法。通过常规潮流方程总结了调控量与状态量间的灵敏度关系;然后基于单一状态断面的戴维南等值参数辨识方法并结合等值参数与稳定裕度之间的数学关系,推演出调控量与稳定裕度间的解析关联灵敏度。该方法不仅避免了中间的潮流计算过程以及参数辨识环节,而且无需求取临界点处潮流雅可比矩阵的零特征值所对应的左特征向量,适用于大规模电力系统的在线优化防控以及计及调控影响的在线中长期静态电压稳定分析。仿真算例验证了所提方法的准确性和快速性。     

大电网静态电压稳定在线防控灵敏度分析新方法EI北大核心CSCD

大电网静态电压稳定预防控制在线决策的核心环节是稳定裕度及其与控制变量间灵敏度关系的快速计算,为此提出一种基于调控对状态的影响和单断面参数辨识方法实现静态电压稳定裕度与控制参数间解析灵敏度关系的计算方法。通过常规潮流方程总结了调控量与状态量间的灵敏度关系;然后基于单一状态断面的戴维南等值参数辨识方法并结合等值参数与稳定裕度之间的数学关系,推演出调控量与稳定裕度间的解析关联灵敏度。该方法不仅避免了中间的潮流计算过程以及参数辨识环节,而且无需求取临界点处潮流雅可比矩阵的零特征值所对应的左特征向量,适用于大规模电力系统的在线优化防控以及计及调控影响的在线中长期静态电压稳定分析。仿真算例验证了所提方法的准确性和快速性。     

负荷静态特性对节点静态电压稳定性影响规律的分析

详细分析ZIP负荷特性对节点静态电压稳定性的影响规律,指出ZIP负荷中的恒定功率分量决定了该节点的静态电压稳定程度,提出一种基于局部测量的计及负荷静态特性的电压稳定指标,并给出一种简单的计算节点戴维南等值参数的计算方法。IEEE 57节点仿真表明所提指标可以很好地考虑负荷静态特性对节点电压稳定性的影响,并且戴维南等值参数计算简单,适合于静态电压稳定的在线监控。     

考虑直流系统控制方式的多馈入交互作用因子实用计算方法

针对现有MIIF计算方法分析效率低的问题,基于节点阻抗矩阵对系统进行静态等值,并在此基础上对小扰动下不同换流母线电压变化进行研究,得到了考虑直流控制方式的MIIF求解方程。基于此方程,提出简化条件,得到了MIIF的实用计算方法。该方法以简单解析表达式的形式给出,是对计算MIIF的等值阻抗比法的改进,体现了包含直流系统控制方式在内的MIIF的主要影响因素,可以方便地对MIIF进行计算和分析。最后,分别在简单系统和大系统中验证了所提方法的正确性和实用性。     

考虑直流系统控制方式的多馈入交互作用因子实用计算方法EI北大核心CSCD

针对现有MIIF计算方法分析效率低的问题,基于节点阻抗矩阵对系统进行静态等值,并在此基础上对小扰动下不同换流母线电压变化进行研究,得到了考虑直流控制方式的MIIF求解方程。基于此方程,提出简化条件,得到了MIIF的实用计算方法。该方法以简单解析表达式的形式给出,是对计算MIIF的等值阻抗比法的改进,体现了包含直流系统控制方式在内的MIIF的主要影响因素,可以方便地对MIIF进行计算和分析。最后,分别在简单系统和大系统中验证了所提方法的正确性和实用性。     

考虑风电概率特征的静态电压稳定在线评估方法

随着我国风电场装机容量的不断增加,风电场并网对电网静态电压安全的不利影响开始凸显,迫切需要对大规模风电并网情况下电力系统静态电压稳定的安全性进行评估。针对上述问题,提出了考虑风电概率特征的电压安全评估方法。首先,统计风电波动的概率特征,获取系统运行状态的概率分布;然后,应用基于广域测量下的戴维南等值方法计算各风电随机出力状态下各节点戴维南等值参数;最后,依据戴维南等值参数求取静态电压稳定裕度指标评估系统静态电压稳定状况。该方法将静态电压安全与概率分析充分结合,仅依据单状态断面即可评估系统静态电压稳定裕度,计算简单、迅速,适用于含风场电力系统静态电压安全稳定的在线监测。利用IEEE 9节点算例验证了所提方法的可行性和有效性。     

适用于次同步振荡分析的直驱式风电场等值方法

为解决大规模直驱式风电场阻抗建模困难和数值仿真节点限制的问题,基于阻抗分析法的核心原理,以等值前、后直驱式风电场外阻抗特性相一致为目标,提出了适用于次同步振荡分析的直驱式风电场等值方法。该方法包括基于阻抗灵敏度分析的分群聚合和基于遗传算法的等值降阶2个步骤。分别以风电场含相同型号直驱风机和不同型号直驱风机为例,对等值前、后的直驱式风电场外阻抗特性进行对比分析。结果表明,所提方法能够实现大规模直驱式风电场模型的等值降阶,等值前、后的直驱式风电场外阻抗特性较为接近,其等值误差能够被量化。     

计及综合能源系统交直流特性的换流器等值建模研究

由于综合能源系统中的各能源网络的物理特性不同,以至各系统间的能流交换难以等效建模。首先基于各能源系统能流流动的物理特性,定义综合能源系统运行的本质是交流与直流的混合,进而提出一种基于坐标变换机理的等效机制,使系统中的交流参数与直流参数进行相互等值。其次,依据电力系统的节点等值和支路等值推导综合能源系统能流换流器线路阻抗和支路阻抗计算表达式,构建能流换流器的外特性等值模型。最后,通过改进的IEEE 14节点测试网络验证本文提出模型的正确性和合理性。     

含电力电子装置电力系统戴维南参数频域特性研究

随着大容量电力电子装置如柔性直流输电、新能源发电系统在电网中渗透率提高,在基波条件下做电网的戴维南等效已不能完全反映实际电网阻抗变化情况。考虑大容量整流装置接入配电网的实际情况,采用基于多时间断面法的电力系统戴维南等值参数计算方法,给出了电网不同频率下戴维南等值参数表达。对含整流装置的IEEE9节点简单系统进行分析,发现其等值阻抗与频率为非正相关关系。分析结果通过基于阻抗模指标的系统最大谐波功率传输仿真进行了验证。