N-1网络电压及灵敏度快速算法

快速求取N-1网络下各节点电压和各节点电压对任一节点系统运行参数的灵敏度对于N-1网络下的实时电压稳定监视和分析具有重要意义.通过牛顿潮流计算出N网络的各节点电压及其对系统运行参数的灵敏度;利用已收敛的潮流修正方程式和N网络灵敏度计算方程式分别对线路开断参数多阶求导,从而计算出电压和灵敏度对此线路开断参数的多阶导数值;根据泰勒级数展开式修正N网络的电压和灵敏度值,得到N-1网络的电压和灵敏度值.并以IEEE118节点标准网络的结果证明了该方法的正确性和实用价值.     

电压稳定裕度对线路功率灵敏度求解的新方法

在利用泰勒级数求得电压崩溃点处状态变量和负荷裕度对支路连接参数的1~3阶灵敏度的基础上,提出一种基于支路视在功率灵敏度快速计算线路故障下静态电压稳定临界点的可靠方法.该方法将单条线路视在功率参数化,通过求解原系统的静态电压稳定临界点对线路视在功率参数的1至3阶导数,用泰勒级数法进行逼近,从而快速精确的求解出线路故障情况下电压稳定临界点.求取不同故障各阶导数时,系数矩阵均是同一个矩阵,无需反复形成与分解.该方法能快速地对线路故障按严重程度进行排序,并精确得出故障后电压稳定裕度.该方法的快速与精确通过在IEEE 30及118母线系统上的算例得以验证.     

考虑支路随机断线的概率潮流方法及应用

采用交流概率潮流方法,综合考虑负荷的随机波动、发电机的随机停运以及支路的随机故障对系统潮流的影响,并应用于系统的静态安全分析。为提高计算效率,采用线性化的潮流方程,并利用潮流计算中的灵敏度矩阵,在网络的相应节点上引入随机补偿功率来模拟支路的随机开断,结合半不变量和Gram-Charlier级数展开的方法来求取各节点电压和各支路潮流的概率分布,避免了复杂的卷积运算。同时采用故障排序技术,根据预想事故严重程度的顺序对各支路进行随机开断分析,减少了计算量。分别采用IEEE30节点系统和IEEE118节点系统进行概率潮流分析,得到系统静态安全评估的概率指标,并与蒙特卡罗法进行比较,验证了该方法的快速性和准确性。     

考虑支路随机断线的概率潮流方法及应用

采用交流概率潮流方法,综合考虑负荷的随机波动、发电机的随机停运以及支路的随机故障对系统潮流的影响,并应用于系统的静态安全分析.为提高计算效率,采用线性化的潮流方程,并利用潮流计算中的灵敏度矩阵,在网络的相应节点上引入随机补偿功率来模拟支路的随机开断,结合半不变量和Gram-Charlier级数展开的方法来求取各节点电压和各支路潮流的概率分布,避免了复杂的卷积运算.同时采用故障排序技术,根据预想事故严重程度的顺序对各支路进行随机开断分析,减少了计算量.分别采用IEEE30节点系统和IEEE118节点系统进行概率潮流分析,得到系统静态安全评估的概率指标,并与蒙特卡罗法进行比较,验证了该方法的快速性和准确性.     

基于泰勒级数的N-1网络快速灵敏度修正计算

灵敏度计算是电力系统分析中的重要方法。提出了一种针对n-1网络中节点电压对系统控制参数变化灵敏度的快速计算方法,它是基于高阶泰勒级数的,其优势在于不必重新进行潮流计算,而是通过求解灵敏度对线路开断参数的高阶导数,从而代入灵敏度泰勒级数展开式修正基态灵敏度。文章以IEEE300节点算例,将此方法与重新进行潮流计算的牛顿法进行了数值试验和比较,结果说明了文章所述算法的正确性和优越性。     

基于泰勒级数展开的N-1牛顿拉夫逊法快速潮流修正计算

提出用高阶泰勒级数来估计线路开断以后系统的各个运行变量的方法,其优点是在线路开断时不必对系统导纳矩阵因子表进行修正,运算中也不必用到节点阻抗矩阵这一满秩矩阵.高阶泰勒展开时只需在基态网络三角分解的基础上进行前代与回代即可求得节点电压对开断线路参数的各高阶导数,采用高阶泰勒展开法对电压相角与幅值的一次修正计算量相当于一次前代与回代.高阶泰勒级数法对故障支路两端2个节点的等效功率具有预测功能,通过与补偿法比较可知,高阶泰勒展开法具有更优越的收敛特性.用IEEE 118节点系统算例验证了所提方法的有效性.     

基于电压为线性函数的开断潮流计算及开断函数选择

为进行快速开断潮流计算,可将电力系统节点电压展开为关于开断支路导纳的泰勒级数,若采用简单的线性开断函数,由于节点电压与支路导纳之间有很强的非线性关系,电压泰勒级数收敛非常缓慢。通过严格的数学推理,提出一种使节点电压与开断支路导纳呈线性关系的开断函数,并证明该开断函数的存在性及唯一性。由线性电压函数可快速精确地计算开断系统的潮流。对IEEE 14节点系统的仿真结果验证了所提方法的正确性。     

基于泰勒级数的N-1网络快速灵敏度修正计算

灵敏度计算是电力系统分析中的重要方法.提出了一种针对n-1网络中节点电压对系统控制参数变化灵敏度的快速计算方法,它是基于高阶泰勒级数的,其优势在于不必重新进行潮流计算,而是通过求解灵敏度对线路开断参数的高阶导数,从而代入灵敏度泰勒级数展开式修正基态灵敏度.文章以IEEE300节点算例,将此方法与重新进行潮流计算的牛顿法进行了数值试验和比较,结果说明了文章所述算法的正确性和优越性.     

基于灵敏度-补偿法的电力网络开断潮流新算法

在对传统断线潮流计算研究基础之上,提出一种基于灵敏度-补偿法的电力网络开断潮流计算新方法,以节点注入功率模拟支路开断影响,根据线路灵敏度迅速计算潮流。支路潮流既是节点电压相角的函数,又与各节点注入功率有关,将潮流等式线性化后导出新的计算支路潮流关于节点注入功率的灵敏度公式。通过对传统补偿法进行研究,推导出简单易求的模拟支路开断节点注入功率公式。经过CEPRI-36节点系统仿真验证,本方法计算结果逼近牛顿-拉夫逊法,且计算过程无需迭代,表明具有较高的计算精度和较快的计算速度。     

基于灵敏度-补偿法的电力网络开断潮流新算法

在对传统断线潮流计算研究基础之上,提出一种基于灵敏度-补偿法的电力网络开断潮流计算新方法,以节点注入功率模拟支路开断影响,根据线路灵敏度迅速计算潮流.支路潮流既是节点电压相角的函数,又与各节点注入功率有关,将潮流等式线性化后导出新的计算支路潮流关于节点注入功率的灵敏度公式.通过对传统补偿法进行研究,推导出简单易求的模拟支路开断节点注入功率公式.经过CEPRI-36节点系统仿真验证,本方法计算结果逼近牛顿-拉夫逊法,且计算过程无需迭代,表明具有较高的计算精度和较快的计算速度.     

基于最优潮流并计及静态电压稳定性约束的区域间可用输电能力计算

可用输电能力(ATC)是衡量电力系统在安全稳定运行的前提下区域间功率交换能力的指标。文中基于最优潮流(OPF)方法，建立起符合电力市场交易机制的ATC计算模型，其中考虑到输电线路故障对系统静态电压稳定性的影响，加入线路N-1故障时广义参数化形式的潮流方程及相应的不等式约束条件，使系统在故障时仍有负荷裕度，以保持电压稳定；以支路功率和系统负荷裕度之间的灵敏度指标进行预想故障选择，并用原对偶内点法计算得到输电线路N-1安全约束下的区域间可用输电能力。IEEE30和IEEE118节点系统算例表明该模型和算法的正确性与有效性。     

一种含分布式发电系统的三相配电网潮流直接算法

提出一种基于道路矩阵的三相不平衡配电网潮流直接算法,该算法充分利用配电网络的结构特点,建立了节点电压与注入电流的关系矩阵,实现了潮流的直接计算。基于PV节点的特性,推导了PV节点网络的有功电流和无功电流关系,并提出了一种新的处理PV类型分布式发电的方法。将该方法引入到三相系统潮流计算中,保证了PV节点幅值为预设定值（假定无功功率没有越界）。6母线和69母线系统算例验证了该方法简单实用,潮流计算时间短和迭代次数少,具有很好的通用性。     

含分布式电源的三相不平衡配电网潮流计算

根据配电网三相不平衡的实际情况,为准确计算各种分布式电源(distributed generation,DG)并入配电网后的潮流问题,文章基于前推回代法,提出了可处理PV和PQ节点模型DG的三相不平衡潮流算法。按照配电网拓扑结构,利用支路分层技术,加快了潮流计算速度。在处理PV节点模型DG时,将电压正序分量幅值作为电压调节参数,计算电压正序分量幅值和额定电压幅值差,得到PV节点的无功补偿量,将DG由PV节点运行模型转换为PQ节点运行模型。IEEE 34节点系统算例结果验证了该算法的正确性。最后,通过分析DG对电压的调节和无功补偿能力,研究了不同类型DG对配电网电压的影响。     

支路故障后静态电压稳定裕度的估算

提出一种支路故障后静态电压稳定裕度的估算方法。该法先通过2阶灵敏度法对支路故障后电压稳定临界点处的状态变量进行预估,并通过预估的状态变量求出故障后电压稳定临界点处的注入功率;然后将该注入功率等效成正常条件下初始运行点处注入功率的变化量,并根据该等效的变化量来预估故障后负荷裕度的变化,避免了因负荷裕度对支路导纳线性灵敏度差而导致预估精度不高的缺点;最后在IEEE14和30节点系统上验证了所提方法的有效性。     

Line outage ranking for voltage limit violations with corrective rescheduling avoiding masking

This paper describes a technique for ranking line outages causing voltage limit violations taking into account the post-outage correctability of the network during contingency selection process. Due to the choice of large even powered of performance index (PI): (i) masking is avoided; and (ii) complete potential of correctability of power network is utilised. Fletcher and Reeves conjugate gradient method is used for optimisation. Use of newly derived compensated voltage shift factor has been made. To restrict the reactive power limit violations at generation buses, use of newly derived reactive power compensated shift factor has been made. Control corrections have been optimised for each line outage in the same base case pre-outage condition itself. This allows the use of same set of pre-outage sensitivity coefficients and line outage distribution factors. It is to be stressed here that the control corrections have been obtained for each line outage in pre-contingency condition mainly for computational convenience. But actually these corrections are applied in respective post-outage conditions. The algorithm is tested on IEEE 25-bus, 30-bus and 91-bus test systems.     

电压稳定分析中支路型故障筛选及排序算法研究

提出了一种用于电压稳定性分析的支路型故障筛选和排序的快速算法，该方法分为4个阶段：①依据正常运行状态下的潮流解从所有预想事故中筛选出严重事故；②通过分析线路被置换后系统雅克比矩阵的最小奇异值，从所筛选出的事故中再次筛选出更严重的事故；③在指定的负荷水平下解潮流方程，从第二次筛选出的事故中再次筛选出最严重的事故；④对每个最严重的事故进行1次潮流计算，估计其最大负荷能力。通过New-England 39节点系统和IEEE 118节点系统算例表明，此算法计算量少，简单有效，易于实现。     

估计支路型事故后系统电压稳定边界的灵敏度算法研究

提出一种改进的灵敏度算法估计支路型故障后系统的电压稳定边界。该方法首先在事故前的鞍结分岔点引入置换定理将预想故障支路对系统的作用转换为2个独立功率源对系统的作用,而后通过置换后的系统方便地求出负荷参数对支路传输功率的灵敏度,来估计事故后系统的电压稳定边界。所提方法在很大程度上消除了在简单灵敏度法中因负荷参数和支路导纳之间强非线性引起的估计误差。通过New-England 39节点系统、某实际639节点系统和IEEE 118节点系统算例表明,此算法与现有的简单灵敏度法相比,无需增加计算量就可给出更精确的估计结果。     

基于电压灵敏度的交直流电力系统静态电压安全域评估方法

特高压直流可能导致近区电网潮流分布不合理,造成电压越限。针对这一问题,提出了一种基于灵敏度分析的交直流混联系统静态电压安全域的快速评估方法。首先结合直流系统准稳态模型得到交直流系统潮流方程,通过对系统功率方程求偏导数得到节点注入功率和支路导纳对电压的灵敏度,进一步给出基于灵敏度的节点电压变化量计算方法。然后设置预想故障集,并将其中的事故等值为节点功率扰动与支路导纳的变化,计算出各种事故后节点电压的变化量。最后基于电压变化量最大值和最小值评估静态电压安全域,给出具体的节点电压安全运行范围。通过对四机两区域的交直流系统及江西500 kV电网的仿真,验证了所提出的评估方法的可行性。     

用于提高输电能力的TCSC选址和定容方案

支路传输功率、节点电压等的越限是制约系统输电能力提高的重要因素,为此文章采用连续潮流模型,在临界运行点推导了输电能力对支路电抗灵敏度的数学表达式,提出根据此灵敏度排序结果确定可控串联补偿器(thyristor controlled series capacitor,TCSC)安装地点的新方法。该方法中,TCSC安装位置确定以后,将安装TCSC之前发生越界的不等式约束在其边界值处用等式形式表示出来,并设定为已知条件,将TCSC对其所要安装支路的补偿度设定为一个新的未知量,扩展常规潮流方程,以求取扩展潮流不匹配函数的最小值为目标,计算支路的最优补偿度。对IEEE30节点和IEEE118节点系统的仿真计算结果表明该文所提出的选址和定容方法是有效的。