电力系统静态稳定临界电压的概念及其计算方法

本文探讨了电力系统静态稳定性临界电压的基本概念与基本理论。提出了一种基于潮流方程多值解的简便实用的复杂电力系统静态稳定临界电压计算原理与计算方法。最后简要介绍电力系统静态稳定性综合分析软件的主要功能。     

电力系统静态稳定临界电压的概念及其计算方法

本文探讨了电力系统静态稳定性临界电压的基本概念与基本理论，提出了一种基于潮流方程多值解的简便实用的复杂电力系统静态稳定临界电压计算原理与计算方法，最后简要介绍电力系统静态稳定性综合分析软件的主要功能。     

考虑频率稳定约束的新能源电力系统临界惯量计算方法

针对新能源并网的弱惯量、零惯量特征对电力系统频率稳定的影响,提出一种计及频率稳定约束的新能源电力系统临界惯量的估算方法。首先,建立系统频率动态响应数学模型,求解惯量中心频率时域表达式。然后,基于频率响应模型求解并分析系统惯量与相关频率稳定性指标的关系,进而计及频率变化率和频率最大偏差约束估算系统临界惯量理论值和计算值。最后,基于临界惯量提出一项电力系统频率稳定性指标,来评估功率扰动后的电力系统频率稳定性,并结合电力系统实际运行惯量得出新能源虚拟惯量参考值。在DIgSILENT PowerFactory中以改进的IEEE 10机39节点新英格兰系统和某区域电网仿真算例对所提计算方法进行仿真验证。     

计及SSSC的高渗透率新能源电网静态电压稳定特征研究

随着大规模风电、光伏等新能源接入电网,高渗透率新能源逐渐影响到电力系统的安全稳定运行。同时受新能源接入电网的网架特性约束以及新能源装备自身安全限制,新能源并网后的静态电压问题更加突出。探讨分析了计及静态同步串联补偿器（SSSC）的高渗透率新能源电网系统静态电压稳定特征,从系统静态电压特征方面评估SSSC发挥的潮流控制效能。首先分析了SSSC的等效电路及工作原理,并基于SSSC的等效功率注入模型得到潮流计算方程;其次,基于潮流计算方程提出能够反映系统静态电压稳定特征的效能评估指标,并计算分析接入不同容量新能源对静态电压稳定特征的影响,以及SSSC对新能源并入电网后薄弱节点静态电压稳定特征的影响;最后通过仿真验证,安装SSSC后能够改善新能源电网薄弱节点的电压稳定问题,提升电力系统运行时的安全稳定性。所提方法具有快速简洁的特点,并且具有一定的工程应用价值。     

含静态电压稳定约束的可用输电能力计算

为了使系统可用传输能力能够适应电压稳定需求,建立了含静态电压稳定约束的可用传输能力计算模型;在此基础上选择安装可调节的静止无功补偿器、可控串联补偿器设备,避免计算结果过于保守;为了评估线路停运时系统的可用传输能力变化,建立了故障应急的可用传输能力计算模型。通过IEEE 30节点的仿真计算,验证了所提模型的有效性和真实性。     

考虑支路功率约束的静态电压稳定分析

提出了一种将连续法与崩溃点法相结合的电力系统静态电压稳定分析方法。该方法首先利用连续法求到电压临界点附近,并以此作为崩溃点法的初始点,最终求取电压临界点。该方法综合了原有连续法与崩溃点法的优点,同时弥补了各自的不足,实现了电压临界点的快速准确求取。用一种新的处理方法,有效地避免了电压临界点求取过程中的支路功率越限。算例分析结果验证了所提方法的准确性和有效性。     

计及静态电压稳定约束的无功优化规划

选择无功补偿设备投资和系统有功网损的综合费用作为目标函数,同时考虑满足电压水平和电压稳定性两个约束条件来探讨无功规划问题。选取用电压稳定裕度不低于某一个允许的最小稳定裕度来表示电压稳定约束。分别对正常运行工作点和电压崩溃点引入2组变量和潮流方程,从而使得电压稳定裕度可以用临界运行状态下负荷的总视在功率与正常运行状态下负荷的总视在功率之差来显式表达。该模型相对于传统无功规划模型的优势表现在能够根据稳定裕度的目标值直接求得在合理电压水平下的最佳无功补偿配置方案,但其优化模型的等式和不等式约束及变量的数目却大幅增加,使得计算量远大于传统的无功规划问题。在IEEE 14节点和118节点2个试验系统的计算表明,采用非线性原对偶内点法求解该模型时,其计算精度及收敛性都比较好。     

直接计算静态电压稳定临界点的新方法

提出一种降阶求解静态电压稳定临界点的新技术。其特点是原直接法的(2n 1)维牛顿迭代方程组可降阶为(n 1) 维线性方程组求解。与解高维方程的传统直接法相比该方法计算量小、易于采用稀疏技术实现,适合于大规模电力系统电压稳定临界点的在线求解。另外,还提出一种利用负荷参数的二阶导数进行临界点预测的新方法,解决了直接法各状态变量及右特征向量的初值难于确定的问题。在 1000母线系统上的计算表明该文方法具有良好的收敛性。     

基于AQ节点的电力系统静态电压稳定裕度计算方法

为解决电力系统静态电压稳定极限点附近雅克比矩阵奇异、牛拉法潮流不收敛的问题,提出了一种基于AQ节点的静态电压稳定裕度计算方法。首先在两节点系统中推导了AQ节点的特性,该节点电压相角和无功为已知量,省略了其有功潮流方程,将AQ节点和平衡节点的相角差作为衡量负荷变化的依据。然后研究了含AQ节点系统的潮流计算方法,并应用于静态电压稳定性分析,将雅克比矩阵J映射为AQ节点法中的修正雅克比矩阵JAQ,引起矩阵奇异点在静态电压稳定临界点处的"偏移",完全消除了雅克比矩阵在系统静态电压稳定临界点处的奇异性。该方法具有比传统连续潮流法更好的收敛性,计算方法更简、速度更快,能高效、准确计算电网静态电压稳定裕度。太原市220kV实际电网和IEEE118节点标准算例的仿真结果证明了所提方法的有效性和实用性。     

一种静态电压稳定临界点的识别和计算方法

提出了一种用连续潮流技术识别和计算电压崩溃临界点的方法。电力系统静态电压稳定分析中,常见有鞍结型分岔点和约束诱导型分岔点。基于连续潮流的间接方法没有确定初值的困难,适合于负荷参数耦合的情形,易于识别约束型分岔点,从而适合于大型实际系统静态稳定临界点的计算。通过对中国一个实际地区系统的数值分析,表明文中所提方法是有效的。     

基于拟合方法的N-1静态电压稳定裕度计算

提出一种兼顾精度与速度的计算线路N-1故障下静态电压稳定临界点的拟合方法。该方法用左特征向量排队找出较严重故障,再利用泰勒级数求得电压崩溃点处状态变量和负荷裕度对严重故障支路连接参数的1～3阶灵敏度,在此基础上用四参数拟合方法进行逼近,从而快速精确地求解出关键线路故障情况下电压稳定临界点。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,可用于调度中心作监控估算工具。IEEE30及IEEE57母线系统上的算例验证了该方法。     

基于拟合方法的N-1静态电压稳定裕度计算

提出一种兼顾精度与速度的计算线路N-1故障下静态电压稳定临界点的拟合方法.该方法用左特征向量排队找出较严重故障,再利用泰勒级数求得电压崩溃点处状态变量和负荷裕度对严重故障支路连接参数的1～3阶灵敏度,在此基础上用四参数拟合方法进行逼近,从而快速精确地求解出关键线路故障情况下电压稳定临界点.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,可用于调度中心作监控估算工具.IEEE30及IEEE57母线系统上的算例验证了该方法.     

静态电压稳定分岔点的识别和计算方法综述

电力系统静态电压稳定分析中,常见有鞍结型分岔点和极限诱导型分岔点。识别和计算这2种不同的分岔点的意义在于准确地计算在分岔点处各种控制变量对于电压稳定裕度的灵敏度,从而为最终的控制服务。对该问题当前的研究现状进行了综述,主要介绍了鞍结型分岔点和极限诱导型分岔点各自的原理和特性,对识别和计算这2种不同分岔点的主要方法进行了论述,并就各种算法的计算量大小、求解速度、收敛性和实用性等方面进行了分析比较。最后,指出了这2种分岔点的识别和计算方法的未来研究方向和需要解决的问题。     

静态电压稳定中电压崩溃点的求取方法

在电力系统电压稳定分析与控制中,电压崩溃点的计算具有十分重要的意义。首先简单介绍了电压崩溃点的三类常用计算方法:直接法、基于连续潮流的计算方法和非线性规划方法。然后详细给出了一种利用非线性互补约束模型确定静态电压稳定临界点的方法,并在多个测试系统中进行测试,验证该计算方法的有效性。最后对本文工作进行了总结。     

计及安全稳定约束的多直流送出电网新能源极限渗透率估计方法

基于电网换相换流器的高压直流系统是大型能源基地电力外送的重要技术手段,然而新能源渗透率的提高会降低送端电网的安全稳定性。为保证多直流送出电网的安全稳定运行,提出一种计及安全稳定约束的多直流送出电网可承受新能源极限渗透率估计方法。推导各类安全稳定约束的表达式,包括短路电流约束、多直流短路比约束以及频率稳定约束;在考虑安全稳定约束的情况下建立多直流送出电网优化调度模型;给出优化调度模型分段线性求解方法,并基于该方法提出新能源极限渗透率估计方法。修改的IEEE 39节点系统仿真结果验证了所提方法的有效性。     

考虑新能源发电不确定性的静态电压稳定故障筛选与排序方法

为了有效地分析电力系统设备故障和新能源发电不确定性对系统静态电压稳定的影响,提出了一种考虑新能源发电不确定性的静态电压稳定故障筛选与排序方法。假设各新能源发电出力为均值,建立N-1故障场景下确定性的电压稳定临界点模型,根据所得的故障后负荷裕度筛选得到严重故障集。考虑风电和光伏发电的随机分布,建立故障场景下的电压稳定概率评估模型,采用随机响应面法求解获得故障场景的负荷裕度累积概率分布。根据负荷裕度累积概率分布,设计了2种故障后系统电压稳定性的排序指标,确定严重故障集的排序。IEEE 118节点标准系统的计算结果表明,所提故障筛选与排序方法是有效的,可以甄别和排序各故障场景下系统的概率静态电压稳定性;根据故障排序结果构建的电力系统概率电压稳定域有助于对概率稳定边界的分析和研究。     

满足频率稳定约束的新能源电力系统惯量评估与新能源最大渗透率研究

构建以新能源为主体的新型电力系统是实现“碳达峰、碳中和”的技术路径之一。由于新能源出力具有较强的波动性与间歇性,且新能源大量替代同步机后,将导致电力系统惯量水平下降,恶化系统频率响应特性,削弱系统抵御功率差额的能力。本文研究了新型电力系统频率稳定问题机理,分析了高渗透率下新能源电力系统动态频率响应特性与系统惯量之间的关系,并以云南“十四五”及中长期构建以新能源为主体的新型电力系统为例,测算了新能源高占比情况下的电力系统惯量变化趋势及新能源最大渗透率。     

考虑静态电压稳定约束并计及设备故障概率的TTC快速计算

提出一种基于MonteCarlo仿真和静态电压稳定域方法的概率最大输电能力(TTC)分层计算模型,实现了综合考虑负荷、发电机出力和设备故障不确定性因素的概率TTC快速计算。针对设备故障引起的电压稳定域边界的改变,利用阻尼牛顿法从故障前稳定域边界点直接计算得到故障后稳定域边界点,用切平面描述故障后稳定域的局部从而快速得到该故障情况下的TTC。     

混沌鱼群算法计算静态电压稳定裕度

针对人工鱼群算法对初始值具有一定的依赖性,且易陷入局部最优解的缺点,将混沌算法引入到鱼群算法中组成混沌鱼群算法,并提出一种混沌鱼群算法和连续潮流算法结合求取系统的最大静态电压稳定裕度的方法.该算法在初始化鱼群,即变压器分接头等系统控制变量值时,采用混沌算法得到混沌矢量,并将其映射到控制变量约束范围内,可以增加控制变量初值的多样性.算法将待求解系统的静态电压稳定裕度的目标函数作为食物浓度值;将系统控制变量组成的行向量作为单个鱼个体;采用连续潮流算法分别计算整个鱼群中每条鱼处的食物浓度值,即稳定裕度,然后通过鱼群算法对控制变量进行更新,在全局范围内得到系统的最大静态电压稳定裕度.算例验证了算法的有效性.