基于广域测量系统的电压稳定动态监测

基于同步相量技术的广域动态测量系统,可以在时空坐标下监测电力系统动态运行特性,弥补了现有 SCADA 系统和故障滤波系统的不足,为大电网动态电压稳定监测奠定了基础.介绍了WAMS的基本原理,接着比较详细地阐述了电压稳定在线监测系统的内容及其在线应用的具体实现方法.在EPRI-36节点系统上的仿真结果验证了该监测系统的有效性.     

基于广域量测的电压稳定在线监测方法

利用电压稳定在线监测系统进行在线预警,是电压稳定在线监控系统的重要组成部分。该文根据单电源简单传输系统模型,提出一种在线监测静态电压稳定性的负荷裕度指标,它可准确地反映节点的负荷裕度,能给出运行点是否位于系统PV曲线上半支或下半支的信息。对多机系统中的负荷节点及联络节点构造单电源功率传输等值系统,等值电源的电压幅值能基本保持恒定;利用广域量测系统,测量计算单电源功率传输等值系统参数及负荷裕度指标。在改进的IEEE 50机测试系统上仿真表明,提出的电压稳定在线监测方法能很好地反映负荷裕度,捕捉到电压稳定薄弱母线。     

利用局部区域量测的电压稳定在线监测

针对小扰动长期电压稳定在线监测,建立了被监测节点局部区域节点功率传输等值模型,以及考虑局部区域以外系统影响的扩展的功率传输等值模型,并在此基础上将负荷裕度指标拓展到多机系统。根据被监测点相邻局部区域内的量测信息,计算节点功率传输等值模型参数,以其作为初值辨识出扩展的功率传输等值模型参数,进而计算节点局部指标,改善了弱可辨识性条件下的指标值精度,提高了基于局部指标的电压稳定在线监测方法的有效性。将提出的电压稳定在线监测方法在IEEE50机测试系统进行了仿真,参数辨识采用递推的带遗忘因子平方根最小二乘算法,结果表明它能有效地识别出电压稳定薄弱节点、实现电压稳定在线监测。     

福建电网在线电压稳定监视与控制系统

介绍了福建电网在线电压稳定监视与控制系统。该系统以非线性规划和连续潮流法,进行电压稳定裕度指标的在线监视计算,采用多断面和基于灵敏度分析和连续线性规划技术的优化控制算法,给出满足多预想故障条件下,电压稳定约束的电压动态无功储备下限和实时电压崩溃预防控制措施,并采用了负荷裕度作为电压稳定监视指标。系统运行稳定,通过AVC系统的协调控制,实现了电压稳定约束下的电压自动闭环控制,指导运行方式的安排和改进,提高了福建电网的电压稳定水平,为电压稳定分析及电压崩溃预防控制措施的在线应用提供了宝贵的实践经验。     

计及感应电动机负荷的电力系统在线电压稳定指标

在任意时间断面上可以从某一负荷母线向系统看进去，将整个系统等值为一个电压源经输电线路向所研究的负荷母线供电的两节点系统，在此基础上计及动态感应电动机负荷，提出了负荷母线在线小干扰电压稳定指标。利用实时等值得到的系统等值电势和阻抗，经过简单的计算，可以得到被监测负荷母线的电压稳定指标。将系统中所有负荷母线的最小指标值作为该系统的电压稳定指标，该最小值所对应的母线为系统中的最薄弱母线。系统电压稳定指标与临界值0之间的距离反映了系统的电压稳定裕度。EPRI-36系统的数值仿真结果验证了该指标的有效性和准确性。所提出的指标克服了以往在线应用中基于潮流模型指标的不准确性问题，计算量小，适合于电力系统在线电压稳定分析与监测。     

计及感应电动机负荷的静态电压稳定性分析

该文建立计及感应电动机机电暂态过程的单负荷无穷大系统的小干扰电压稳定分析数学模型，分析了感应电动机负荷参数变化对小干扰电压稳定性的影响。以简单系统为例，说明了基于潮流模型的静态电压稳定指标的共同物理本质，文中通过不同感应电动机负荷参数的小干扰稳定分析和时域仿真，对基于潮流模型的静态电压稳定指标进行了准确性分析。分析结果表明：以前基于潮流模型的静态电压稳定指标忽略了电力系统的动态负荷因素，其指标认为是电压稳定的系统却可能发生电压失稳，因此，基于潮流模型的静态电压稳定指标是不准确的。该文提出的小干扰电压稳定分析数学模型是电压稳定的一种简化分析，在实时等值系统的基础上具有在线应用的前景。     

基于同步相量测量的电力系统在线电压稳定指标

广域测量系统的迅速发展和广泛应用为大电网电压稳定性的在线监测奠定了基础。在某一时间断面上将系统中的一条支路看作一个单负荷无穷大系统，在此基础上研究了一种基于量测数据的在线电压稳定指标。利用同步测量的母线电压相量、支路潮流等电气量，经过简单的在线计算，得到被监测支路的电压稳定指标。将系统所有支路电压稳定指标的最大值作为该系统的电压稳定指标，所对应的支路为最弱支路。系统电压稳定指标与临界值之间的距离反映了系统的电压稳定裕度。如果系统电压稳定指标趋近1，则表明系统临近电压崩溃点。在EPRI-36节点系统上的仿真结果验证了该指标的有效性，及将该指标用于电力系统的在线电压稳定监测的可行性。     

在线电压分析方法及无功优化配置综述

近年来,电力系统向大机组、大电网、高电压和远距离输电发展,这些因素很大程度上增加了维持电力系统电压稳定的难度。由于系统电压稳定问题的不断突出,需要对系统节点电压进行在线监视和稳定判断,实现电力系统电压稳定的实时判别和动态无功的合理配置。目前,尚未有可以成熟应用于在线电压判稳的方法以及完善的无功配置方法。因此,迫切要求建立在线判断电压稳定和实现无功自动合理配置的方法。广域测量系统的迅速发展和广泛应用为大电网电压稳定性的在线分析奠定了基础,从在线电压稳定的研究方法、动态无功优化配置方面加以总结,阐述了现有分析方法和优化配置方法的优缺点,并提出了该研究领域需解决的关键问题,对电压稳定性在线分析方法的应用及无功优化配置进行展望。     

基于PMU技术的电压稳定研究

电压失稳是一个动态的强非线性过程,需要采用动态方法来研究,而常规的动态电压稳定分析方法(如时域仿真法)的最大缺点是计算速度慢、耗费时间长,不能满足电压稳定在线研究的需要。本文利用PMU实测数据,在网损灵敏度理论的基础上,构造了一个二阶指标—综合网损灵敏度指标(Integrated Loss Sensitivity Index,ILSI),同目前电压稳定分析常用的一阶指标相比,具有线性度好,准确度高的优点,在电压失稳过程中有比较均匀的变化趋势,这样不仅可以让运行人员清楚地了解系统的稳定状况,而且还可以预测稳定极限。提出的算法物理意义明确、算法结构简单,在IEEE9节点系统的仿真结果表明,该指标在系统电压恶化的过程中显示良好的线性度,可以很好地表征目前系统的电压水平。     

电压稳定临界域的描述及在线近似确定

广域测量技术的发展和应用为电力系统电压稳定监视奠定了基础。在此引入负荷阻抗角建立了新的电压稳定临界域的描述即电压表示形式和功率表示形式,并建立了电压稳定域。利用广域测量技术对节点戴维南等值参数的在线估计实现了对静态电压稳定临界域的在线确定,间接地避免了潮流计算中Jacobi矩阵在临界点奇异而带来的不收敛问题,弥补了传统方法在线应用中存在的系统规模大、非线性模型不准确、数据多且更新不及时、速度慢等缺陷。通过仿真计算表明提出的方法可行,可在线快速确定电压稳定临界域。     

考虑电压稳定约束的无功规划研究综述

随着电力市场进程的加快,系统运行不断逼近极限,电压稳定已成为影响系统安全的焦点问题,而合理的无功规划对保持系统电压稳定具有重要意义。首先解释了考虑电压稳定约束的无功规划基本概念,接着对目前基于静态和动态电压稳定约束的无功规划模型和求解方法进行总结与评述,提出了该领域需要深入研究的五个关键问题,强调了考虑安全性和经济性的无功规划是当前该领域的发展趋势,最后指出了建立基于动态电压稳定裕度的无功规划模型是避免系统电压崩溃的关键。     

基于PMU量测信息的电压稳定在线评估指标

为实现对电压稳定的实时在线监测,亟需研究具有良好精确度、线性度和计算快速性的电压稳定在线评估指标,为此提出一种新的基于支路电压方程可行解域的静态电压稳定Lu指标。该指标可由PMU的局部量测信息快速计算获得。进而,为了消除冗余量测信息对指标精确度的影响,提出了仅利用PMU电压量测信息的Lu改进指标Lu.pro。最后,通过仿真算例验证了Lu及Lu.pro指标具有很好的准确性和线性度,并进一步验证了Lu.pro指标在三相不对称情况下的适用性和有效性。结果表明,Lu指标以及改进的Lu.pro指标能够反映系统中电压稳定的薄弱节点及区域,适用于电压稳定的在线监测与评估。     

考虑电压稳定约束的无功规划研究综述

随着电力市场进程的加快,系统运行不断逼近极限,电压稳定已成为影响系统安全的焦点问题,而合理的无功规划对保持系统电压稳定具有重要意义.首先解释了考虑电压稳定约束的无功规划基本概念,接着对目前基于静态和动态电压稳定约束的无功规划模型和求解方法进行总结与评述,提出了该领域需要深入研究的五个关键问题,强调了考虑安全性和经济性的无功规划是当前该领域的发展趋势,最后指出了建立基于动态电压稳定裕度的无功规划模型是避免系统电压崩溃的关键.     

电压稳定后紧急控制重要区域分层布防

研究了电压后紧急控制中重要区域的分层布防的重要问题。重要区域布防框架包含了稳态时的防线在线布防和暂态时的防线动态压缩。以控制有效性为指标,围绕重要负荷展开的防线具有压缩嵌套的特点,而图论中的α算法具有嵌套分解的特点。文中结合两者提出了基于α分解的电压后紧急控制重要区域动态分层算法,能够满足大系统在线计算的需要。在IEEE 39系统中计算了重要区域防线在稳态时的在线布防,然后通过一系列故障仿真演示了防线在暂态时的动态压缩过程,表明通过该算法得到的在线布防和在线压缩能够保护重要区域的供电和其相关区域的电压稳定。     

发电机无功功率与系统稳定运行

首先阐述了发电机无功功率的产生, 接着从原理上详细分析发电机无功功率对电力系统的静态功角稳定、静态电压稳定、低频振荡和动态电压稳定的影响, 指出发电机少发无功功率不利于系统的静态功角稳定, 发电机全相或进相运行不利于系统的静态电压稳定; 两台电气距离较近的发电机运行方式相差较大, 可能引起系统低频振荡;发电机进相运行将引起系统动态电压稳定的不稳定, 并通过试验系统进行了验证。结果表明, 发电机无功功率对系统的静态功角稳定、静态电压稳定、低频振荡和动态电压稳定具有重要的影响, 因此系统在实际运行中应该合理调整发电机无功功率, 以保证系统的安全经济运行。     

改善电力系统局部电压稳定指标精度的策略

首先建立适用于实际电力系统的局部电压稳定指标的模型;针对网络中存在发电机和负荷共线的混合节点,计及混合节点中负荷和发电机对指标值的共同作用,提出将混合节点分裂为发电机内电势节点和电压可控负荷节点、发电机经升压变接入混合节点和发电机经升压变、负荷经降压变接入混合节点3种改善局部电压稳定指标精度的方案,重点研究了将负荷与发电机共线的混合节点分裂为发电机内电势节点和电压可控负荷节点的方案;在此基础上,设计电压稳定在线监测的处理流程。所提方法物理概念清晰、计算速度快、精度高,考虑了混合节点中负荷和发电机对于局部电压稳定指标值的影响,提高了电压稳定在线监测的精度,算例仿真结果验证了所提方法的可行性和有效性。     

静态电压稳定性分析模型的理论基础

严格证明了静态和小扰动电压稳定极限只决定于系统组成元件的稳态特性,与系统的暂态无关。在考虑实际动态过程中各种元件稳态特性的变化相应修正常规潮流雅可比矩阵后,求得的静态电压稳定极限和小扰动动态分析得到的电压稳定极限完全相同;从而说明可以利用计算量小的静态电压稳定分析方法研究大规模电力系统的电压主稳定性。最后以ＳＶＣ为例说明了建立考虑系统动态元件特性的静态电压稳定分析模型的方法。     

功率大扰动下电压稳定域的研究

电力系统的在线安全监控中，电压稳定域的研究具有重要的意义。在完整考虑各种重要动态机制的基础上，针对功率扰动的情况，对分接头位置和母线电压空间中的电压稳定域和复功率注入空间中的电压稳定域分别进行了研究，在上述空间中分别刻画出了电压稳定域的边界,所研究的时间框架涵盖了电压稳定的暂态与中期的过程。通过大量仿真研究得到了关于电压稳定域边界的一些规律性认识，提出了关于临界功率扰动向量的事实，即可以把各台变压器分接头分别锁定在任一既定位置上，通过仿真来寻找临界功率扰动向量。该经验律的发现可以大大减少注入功率空间中电压稳定临界点搜寻方案组合的数目。同时还发现，注入功率空间中临界功率扰动向量的集合可以使用超平面近似表示，这一结果对电力系统的在线安全监控具有重要的应用价值。     

多边界电压薄弱区域的电压稳定在线监测方法

提出了针对多边界电压薄弱区域的电压稳定在线监测方法。首先,基于边界节点利用辐射状等值独立REI(radial equivalent independent)法将电压薄弱区域等效为单个虚拟节点;其次,利用卡尔曼滤波连续实时计算电压薄弱区域外部系统的戴维南等值参数;最后,提出电压薄弱区域的电压稳定裕度指标。该指标可实时在线评估电压薄弱区的电压稳定裕度。通过某省实际电网的电力系统综合分析程序PSASP(power system analysis software package)仿真数据,以及实际故障场景下的相量测量单元PMU(phasor measurement unit)测量数据,计算该区域的电压稳定裕度,结果验证了此方法的可行性和有效性。     

电力系统电压稳定在线监控系统设计

电压稳定在线监控软件实现了广域测量系统的基本功能,如数据显示、远方控制、数据库、事件记录等。在此基础上又利用Matcom软件将MATLAB强大的矩阵运算功能应用于VC中实现电压稳定指标的计算。实现对电网电压稳定性的监控。