低压减载研究综述

低压减载是一种比较有效的防止电压崩溃的方法.从低压减载原理入手,分析了低压减载对提高电压稳定性的作用机理,同时对低压减载的整定方法作了概括,包括低压减载装置放置地点的选择,动作判据以及延时如何确定,切负荷量的确定.最后对低压减载的发展前景进行了展望.     

基于风险的低压切负荷量的确定方法

针对低压减载方案中切负荷量的问题,利用马尔可夫方法,计算出低压减载方案各种动作情况的概率。在此基础上,结合电压崩溃的风险理论,以在预想事故下所切负荷量为变量,构造方案引入所带来的电压崩溃风险的函数,再以该风险量最小为标准,确定切除负荷量的多少。与传统方法不同,该方法综合分析了各种意外事件、考虑了低压减载方案本身的可靠性。计算处理的信息更丰富,结果更准确。IEEE 14节点的算例表明了该方法计算的有效性。该方案为低压减载方案的设计提供了参考。     

低频低压继电器联合减载方法

传统的低频低压减载继电器相互独立,减载时未充分考虑负荷特性以及频率电压的相互影响,在严重扰动下可能出现欠控制或者过控制。提出了一种低频低压继电器联合减载方法,该方法在计及负荷母线频率和电压变化对负荷有功功率影响的基础上,根据实时测得的本地负荷的频率与电压响应信息自动计算低压减载量和低频减载的附加减载量,并将所求得低频减载切负荷量与低压减载切负荷量的较大值作为实际切负荷量输出至低频低压继电器上进行逐轮次就地切负荷。IEEE 39节点系统的仿真结果说明,该方法与传统分散式低频低压减载方法相比,能更好地适应负荷特性和扰动形式的变化,能更有效地保障受扰系统的频率稳定性和电压稳定性。     

考虑暂态电压稳定的低压减载地点选择

提出一种考虑暂态电压稳定的低压减载最佳地点的选择方法。在电力系统微分代数方程模型中,系统轨迹碰到奇异面对应着系统发生暂态电压失稳,可以通过切负荷控制使得奇异面远离系统轨迹,从而避免发生电压崩溃。奇异面移动的距离可以看做评估控制效果的一个指标。用文中提出的灵敏度分析方法计算这一指标对于节点负荷的灵敏度,根据灵敏度大小选择低压减载装置的最佳地点。在IEEE 39节点系统中进行了仿真验证,结果说明所提出的低压减载地点选择方法合理有效。     

基于风险的低压减载地点选择方法

低压减载是解决电压稳定问题的一种较轻经济的方法之一,低压减载地点的选择是低压减载整定的一项重要内容,选择合适的地点有助于提高系统的电压稳定性。文中分析了PSASP的电压分析模块的数学原理,利用模态分析得到参与因子。结合风险评估的方法,将参与因子计入后果的计算中,通过对风险值的排序来确定低压减载地点。以IEEE39节点系统为例,具体阐述了低压减载地点选择方法的应用,证明了该方法的正确性和有效性。     

电力系统低压减载配置和整定方法综述

低压减载是一种能有效防止电力系统电压崩溃的紧急控制措施。介绍了国内外一些电网的低压减载方案,并从低压减载的控制方式、安装地点、动作条件、时间延迟、切负荷量和仿真计算等方面分析和总结了低压减载配置、整定方法和经验。低压减载在国外较多采用集中控制方式,在国内电网主要采用分散控制方式;对于低压减载动作条件和延迟时间,分散控制方式多采用电压水平作为动作条件,集中控制方式多采用较为复杂的综合判据作为动作条件。低压减载需要协调电网的安全性和经济性,与低频减载相互协调,并适应交直流混合运行大电网及智能电网的发展需求。     

基于相量测量的电压稳定裕度计算及减载方案

根据变电站实时测量的相量信息,计及数据量测误差,建立考虑等效电动势相角变化的外网最小二乘等值模型,求解精确的实时电压稳定裕度。提出一种基于实时电压稳定裕度的低压减载方案,建立了变电站紧急切负荷综合策略,实现在线动态计算切负荷量。设计了新型低压减载控制装置,软硬件平台设计采用标准化、模块化,通过高精度采样和实时数据处理,有效实现了提出的低压减载方案,保证了系统的安全稳定运行。     

基于暂态电压安全性评估的低压减载控制新方案

传统低压减载逐轮次动作,各轮次动作延时固定,难以与负荷特性的变化相适应。基于扰动后负荷的无功电压响应,利用负荷侧等效电纳的变化量对暂态电压安全性进行评估,并将暂态电压安全性较低的负荷节点作为薄弱节点,通过缩短薄弱节点低压减载的动作延时以使得负荷电压快速恢复,从而构建了基于暂态电压安全性评估的低压减载控制方案。IEEE 39节点的仿真结果表明,改进后的低压减载方案,能与负荷特性相适应,在快速恢复负荷电压的同时减小切负荷量,有利于减少低压减载所带来的经济损失。     

低压减载广域配置及站域整定优化方案

为使低压减载方案更具可行性,将低压减载整体方案分为广域配置和站域整定2个层面分别进行优化。在广域层面,提出基于风险分析的低压减载地点优化选择方法,同时兼顾减载后的系统稳定性和经济性。在站域层面,利用站域信息提出基于PV曲线(传输界面潮流与节点电压关系曲线)自适应确定各轮次整定值和减载量,基于模糊综合评价算法优化减载顺序。仿真算例结果验证了所提方案的可行性。     

负荷低压释放对低压减载策略的影响

随着系统中对电压敏感的负荷不断增多,用户侧的负荷低压释放问题越来越突出。系统在发生故障而采取低压减载措施的同时,用户侧负荷出现的负荷低压释放将增大系统中的负荷切除总量,导致负荷切除过多,故障后恢复电压过高的不利结果。本文通过对电网用户侧各负荷的低压释放特性的研究,建立了考虑负荷低压释放特性的综合负荷模型,分析负荷低压释放对低压减载影响的机理,通过对10机39节点系统仿真,分析低压释放对低压减载策略的影响。研究表明,用户侧负荷低压释放量、负荷低压是否延时释放以及延时释放时间将对低压减载策略产生影响。     

A new under‐voltage load shedding scheme for islanded distribution system based on voltage stability indices

Under‐voltage load shedding (UVLS) is an important technique to maintain the voltage stability and frequency of a power system network. UVLS has been applied widely in transmission systems to avoid system blackouts. However, with increasing penetration of distributed generation such as photovoltaic (PV) systems, the application of UVLS becomes important for islanded distribution systems. Under this condition, the network does not have a frequency reference as when it is connected to the grid. In this condition, when the load demand exceeds the PV capacity, UVLS is the only option to stabilize the system by shedding the load based on the changes of the voltage magnitude. In this work, a new UVLS scheme based on voltage stability indices is proposed. Four voltage stability indices are used as indicators for load shedding. Based on the stability indices, the loads that have the highest tendency of voltage collapse shall be the first ones to be shed. The proposed scheme is tested on a practical distribution network energized by a grid, a mini hydro generator, and a PV system. The test results on various scenarios prove that the proposed method is able to restore the system stability. © 2017 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

A new integer-value modeling of optimal load shedding to prevent voltage instability

This paper presents a novel integer-value modeling for optimal under voltage load shedding (UVLS) problem. The real-value modeling of UVLS is encountered to some drawbacks which lead to an ineffective practical solution. The proposed integer-value modeling overcomes these drawbacks by considering the load feeders of load buses in the modeling as well as assigning interruption penalty factors and participation penalty factors to feeders and buses respectively. Applying these factors to the proposed UVLS integer-value modeling result achieving objectives such as minimizing the total number of participating feeders in the load shedding, minimizing the total number of participating buses in the load shedding, minimizing the total amount of load to be shed, minimizing the total interruption cost and combination sets of the objectives. Without any limitation of applying the proposed modeling to large scale networks, it is implemented on IEEE 14-bus and 30-bus test systems and the results verify the effectiveness of the proposed method.     

解列后局部孤网的自适应第三道防线配置方法

通过薄弱交流断面与主网相连的局部电网在断面解列后转为孤网运行时,容易出现频率稳定或电压稳定破坏问题。以某实际局部电网发生的一起全停事故分析了现有低频低压切负荷和过频切机配置方法的不足,提出一种适用于解列后局部孤网的低频低压切负荷和过频切机配置方案,以改善第三道防线对孤立电网运行方式或电网规模变化的适应性。其主要思路是将低频低压切负荷及过频切机方案分为速动区和补偿区,前者用于快速平抑不平衡功率冲击,避免频率或电压大幅偏移;后者用于避免频率或电压快速变化时,低频低压切负荷或过频切机多轮次相继动作导致过控。基于实际电网的仿真结果验证了所述方法的有效性。     

基于节点电动机最大自起动量的配电网低压减载

低压减载是电力系统安全稳定第三道防线的重要组成部分,而减载方案是低压减载的重要研究内容。感应电动机是造成电网电压崩溃的主要因素,也是低压减载的主要负荷。基于配电网及感应电动机有功特性、无功特性、转子运动方程等在Matlab搭建模型进行时域仿真分析。结果表明低压减载后的电网存在感应电动机的自起动过程,且以感应电动机为减载对象时,自起动的最大允许量与最小减载量有紧密联系。从而提出一种基于节点电动机最大自起动量的减载量整定计算方法以及减载策略。即通过不同初始转速下的节点电动机最大自起动量计算出每轮减载量,考虑减载速度对电压稳定性的影响,可在每轮减载中引入基于电压变化率的加速判据,实现有选择性地加速切除负荷。最后对传统减载策略和所提减载策略进行对比仿真,验证了所提减载方案在保证节点电压快速稳定的同时可实现对减载量的有效控制,从而保证了系统和重要电动机负荷的安全稳定运行。     

考虑暂态安全性的低频低压减载量的全局优化

指出了低频和低压减载装置的整定不仅要满足静态和中长期动态对频率和电压的安全性要求，而且要满足暂态过程中的频率和电压安全约束。通过详细模型的时域仿真，在各种运行方式及故障集下寻找使系统暂态安全且总体控制代价最小的减载策略。给出了其减载量优化问题的数学描述，以减栽代价最小为目标函数，把低频和低压减载控制作为多级控制序列。根据暂态频率和电压安全裕度指标计算减载的性价比，把性价比最大的决策作为下一级的初始条件，通过逐级优化来实现全局优化。     

江苏电网低频低压减负荷优化配置研究(二)——研究方法与动态模型参数的获得

采用时域动态仿真法研究了江苏电网及各分区电网的频率电压动态特性,分别得到了江苏全网和各分区电网的综合负荷频率响应系数。对江苏电网现行低频低压减负荷方案进行了校核,表明可能出现负荷过切、频率悬浮等问题。给出了江苏电网新的低频低压减负荷优化配置方案。研究表明,采用轮级间协调的集中控制型减负荷装置并配以后加速机制可以有效地改善故障下频率电压恢复曲线,减少切负荷量。     

江苏低频低压减载与负荷联切协调配置研究

针对江苏分区电网极端严重故障下存在严重功率缺额、局部孤网的局面,以及可能发生频率、电压崩溃的风险,文中提出低频低压减负荷与负荷联切装置相互协调的稳控配置方案。该方案依据断面潮流判断相应的切负荷量,并通过与低频低压减负荷协调配合适应电网不同运行方式。实际算例仿真验证了所提方案可有效保证分区电网孤网后的安全稳定运行。     

基于暂态电压扰动范围判别的自适应低压减载策略

传统低压减载方案仅根据本地电压信息动作,未考虑全网暂态电压响应特征。分析系统暂态电压跌落与扰动范围的关系,并基于负荷节点的电压偏移量提出暂态电压扰动范围判别指标,将电压扰动类型划分为全网暂态电压扰动和局部暂态电压扰动。以该指标的判别结果为基础,综合考虑扰动后系统电压与频率的动态过程,构建基于暂态电压扰动范围判别的自适应低压减载策略,该策略采用2套自适应减载方案分别应对全网暂态电压扰动和局部暂态电压扰动。对IEEE 39节点系统的仿真结果验证了该策略在应对不同失稳场景时的有效性和优越性。