基于耦合单端口网络理论的广域负荷裕度灵敏度及其在电压稳定控制中的应用（英文）

负荷裕度灵敏度是分析和研究电压稳定评估和控制的重要方法。但传统基于电力系统代数模型的负荷裕度灵敏度分析方法需要全网精确的模型并且需要大量的运算,因此不适合在线应用。基于耦合单端口网络理论,提出一种适合在线应用的基于广域负荷裕度灵敏度的电压稳定评估与控制的新方法。利用电力系统的广域量测信息,推导出负荷裕度对有功功率、无功功率及机端电压的灵敏度,该方法比基于模型的分析方法在计算上更有效率。针对所提出的负荷裕度灵敏度,进一步提出了改善电压稳定性的多步骤控制策略。将该方法应用在IEEE 39节点系统中,仿真结果不仅验证了负荷裕度灵敏度,同时也验证了多步骤控制策略与传统连续潮流的方法相比在判定系统电压崩溃点上的有效性。为进一步验证所提出负荷灵敏度的通用性,将其应用到IEEE 14、IEEE 57、和IEEE 300节点系统中。在多个仿真系统中的结果表明,本文提出的基于广域负荷裕度灵敏度的电压稳定评估与控制的新方法有很好的在线应用的潜力。     

基于局部电压稳定指标的裕度灵敏度分析及应用

提出一种基于局部电压稳定指标的裕度灵敏度分析新方法。以局部电压稳定指标为基础推导出负荷节点电压稳定裕度,该裕度具有确定的上、下界,且不受负荷增长方式影响;利用负荷节点电压稳定裕度有效识别了系统电压弱节点和弱节点集合;定义局部电压稳定指标的裕度灵敏度,确定与弱节点集合强相关的负荷节点,分析弱节点集合邻域节点无功波动对弱节点集合电压影响程度;最后将所提方法应用于系统无功补偿装置配置中,典型系统的仿真结果证明了所提方法的可行性和有效性。     

基于最优变量投影的电力系统主导振荡参数综合辨识

准确、有效地辨识电力系统主导振荡模式、主导振荡模态和参与因子等低频振荡特征参数,对深入探究电力系统低频振荡诱因、提出科学合理的振荡抑制措施具有重要价值。为此,该文提出一种基于最优变量投影(OVP)的电力系统主导振荡模式、模态和参与因子综合辨识方法。该方法采用有限差分法(FDM)预处理电力系统的广域量测信息;借助处理后的广域量测信息构建含系统关键动态振荡信息的低阶状态矩阵,进而从低阶状态矩阵中提取电力系统的关键振荡特征信息;结合广域量测信息和关键振荡特征信息构建变量投影函数,通过OVP对其进行求解,以辨识振荡模式及其模态;引入累积能量权重从所辨识的振荡模式及模态中分离电力系统的主导振荡模式及模态,并根据分离的主导振荡模态实现参与因子的评估。最后,通过IEEE68节点测试系统和中国南方电网公司算例对所提方法进行分析,验证了所提方法的准确性和有效性。     

计及电力系统N-1的电压稳定裕度估计方法

该文提出一种N-1下电力系统电压稳定裕度快速估计的新方法。首先给出基于局部量测信息的电力系统电压稳定裕度求解模型;在此基础上,推导并给出利用系统支路断线故障前信息快速估计N-1下的系统电压稳定裕度修正模型;最后对所提方法进行了仿真验证。文中方法物理意义明晰、计算速度快,利用系统当前状态即可快速估算出N-1下的系统电压稳定裕度、准确识别出系统电压薄弱节点、给出丰富的电压稳定裕度信息,New England-39、IEEE-300系统仿真结果验证了所提方法的可行性和有效性。     

基于正交子空间投影的电力系统同调机群辨识

深入剖析了电力系统惯量中心坐标与子空间投影之间的关系,提出一种基于正交子空间投影(OSP)的电力系统同调机群辨识方法。首先,通过OSP获取将电力系统高维广域量测信息投影到各低维子空间的最佳投影方向向量;进一步,借助投影累积贡献率确定最佳投影方向向量数量;然后,根据所确定的最佳投影方向向量划分电力系统的主导同调机群。所提方法计算简单,易于实现,完全基于广域量测信息进行同调分群,可避免模型参数对分群结果的影响,实现同调机群的在线辨识。将该方法应用到典型两区域互联系统和南方电网中进行分析、验证,结果表明,所提方法可准确、有效地从电力系统广域量测信息中快速辨识出系统的主导同调机群。     

考虑最少线路切换数量的电压稳定性增强优化方法

为提升电力系统的电压稳定性,提出一种基于输电线路切换的电压稳定性增强控制模型,该模型以最少的切换输电线路数量为目标来满足电力系统负荷裕度的提升需求。为灵活构建线路切换数学模型,提出基于支路追加法将线路切换融入原问题模型中。为降低模型求解难度,提出一种阶段式求解策略：基于负荷裕度对线路参数的灵敏度快速预筛选出可以提高系统负荷裕度的候选切换集,降低0-1整数变量的搜索范围;基于外逼近和松弛策略将原问题分解为2个子问题进行迭代求解,进一步提高模型的求解速度和精度。IEEE 118节点和IEEE 662节点系统仿真结果验证了所提模型与方法的有效性。     

基于多元同步压缩变换的电力系统强迫振荡源定位

为实现电力系统强迫振荡源的快速、准确定位,该文提出一种基于多元同步压缩变换(multivariate synchrosqueezingtransform,MSST)的电力系统强迫振荡源定位方法。该方法首先利用电力系统的广域量测信息构建发电机的多通道量测信息矩阵,采用MSST对多通道量测信息矩阵同步分解得到对应的三维MSST系数矩阵;然后通过能量权重筛选出表征强迫振荡模式的MSST系数矩阵;进一步,构建基于MSST的发电机强迫振荡耗散能量计算模型,通过筛选出的表征发电机强迫振荡模式的MSST系数矩阵计算各发电机的耗散能量;然后,依据所提的强迫振荡源判据,定位出系统的强迫振荡源;最后,通过WECC-179节点测试系统仿真数据和辽宁电网PMU实测数据验证了所提方法的准确性和有效性。     

广域电力系统负荷整体建模方法

针对广域电力系统中负荷节点面广量大的特点,明确了广域电力系统负荷建模的思路,即充分利用广域测量信息来建立系统化评价指标,探索广域多点同步确定负荷模型参数的方法,对节点分类,对参数分级。提出了广域电力系统负荷建模的方法,即确定负荷节点分类的特征变量,进行负荷节点分类,建立系统化指标,辨识负荷参数。通过仿真算例,验证了多负荷节点同步建模的可能性和所提出的方法的有效性。最后对广域电力系统负荷建模进一步研究的内容提出了建议。     

含风电场电力系统的负荷裕度概率分析混合方法

负荷裕度是电力系统静态稳定性分析中的一项重要指标。为评估风电并网后系统的电压稳定性,文章针对风速的随机特性提出了一种基于叠加性原理和半不变量法的负荷裕度概率分布求解方法。首先求得负荷裕度关于随机参数的灵敏度矩阵,然后在线性化后的系统上运用叠加性原理,将系统负荷裕度指标在期望值附近进行分解。在求得负荷裕度概率密度函数的基础上计算非正常运行状态下的系统电压失稳概率,有效评估电力系统的电压稳定状态。IEEE14节点算例系统上的仿真结果表明所提方法不仅计算简单、准确,而且计算效率也优于半不变量法。     

基于小波耗散能量谱的电力系统强迫振荡源定位

快速、准确地定位强迫振荡源是抑制电力系统强迫功率振荡的关键。目前，基于广域量测信息的电力系统强迫振荡源定位方法大多基于时域耗散能量流理论，其计算过程较为复杂，计算效率有待提高。首先，提出一种基于小波耗散能量谱（WDES）的电力系统强迫振荡源频域定位方法，该方法首先将电力系统广域测量信息进行连续小波变换，得到各广域量测信息的小波系数矩阵；然后，根据获得小波系数矩阵定义小波耗散能量谱，阐述小波耗散能量谱和传统时域耗散能量流的关联关系；进而，由小波耗散能量谱的跃变特性确定系统的强迫振荡频率；再根据各发电机在强迫振荡频率处的小波耗散能量谱准确定位振荡源；最后，将所提方法应用到WECC-179节点测试系统和ISO New England中进行仿真和验证，结果验证了所提方法的准确性和有效性。     

基于粒子群算法并计及静态电压稳定性的电力系统无功规划

提出了基于改进粒子群优化算法的无功规划方法,该方法有效提高了初始粒子的质量,消除了传统粒了群优化算法的边界振荡现象,利用电压稳定裕度指标对系统负荷节点进行排序,选择其中电压稳定性较薄弱的节点作为无功补偿装置的安装点,将电压稳定裕度最大作为无功规划的目标函数之一,以改善系统的静态电压稳定性。该规划方法在IEEE30节点系统的应用结果表明其在降低网损的同时能够有效提高负荷节点的电压稳定裕度。     

基于聚类分析方法的电力系统负荷节点分区策略

针对传统分区方法无法给出区域内关键负荷节点的缺点,基于局部电压稳定指标提出一种新的负荷节点分区及关键负荷节点确定的新方法。依据局部电压稳定指标灵敏度的物理意义,将系统中负荷节点映射到多维负荷空间中,将多维负荷空间中负荷节点间的空间距离定义为负荷节点间的电气距离,建立起与负荷节点空间相对应负荷子图模型。引入谱聚类算法,对负荷节点进行分区,层次递推的给出负荷节点的合理分区,将分区结果与局部电压稳定指标灵敏度矩阵相结合,确定各分区中的关键负荷节点。将该方法应用到IEEE-14节点系统与IEEE-118节点系统进行分析比较,仿真结果验证了所提算法的可行性和有效性。     

Weak bus-constrained PMU placement for complete observability of a connected power network considering voltage stability indices

Phasor measurement units (PMUs) are preferred for installation at weak buses in a power network. Therefore, the weak buses need to be located and the strategic locations of PMUs identified to ensure network observability. Thus, the primary aim of this work is to identify the placements of the maximum number of PMUs installed at the weak buses in the electrical network. The voltage collapse proximity indicator, line stability index, fast voltage stability index, and a new voltage stability indicator utilizing load flow measurement are used to determine the weak buses. A novel deterministic methodology based on a binary-integer linear programming model is then proposed to determine the optimal locations of PMUs. The effect of a single PMU outage considering the weak buses is also demonstrated. The effectiveness of the developed approach is tested and validated on the standard IEEE 14-, 118-, 300-, and New England 39-bus systems. The obtained results are also compared to those using different weak bus methodologies.     

Optimal placement of DG in radial distribution systems based on new voltage stability index under load growth

This paper presents a comparison of Novel Power Loss Sensitivity, Power Stability Index (PSI), and proposed voltage stability index (VSI) methods for optimal location and sizing of distributed generation (DG) in radial distribution network. The main contribution of the paper is: (i) optimal placement of DGs based on Novel Power Loss Sensitivity and PSI methods, (ii) proposed voltage stability index method for optimal DG placement, (iii) comparison of sensitivity methods for DG location and their size calculations, (iv) optimal placement of DG in the presence of load growth, (v) impact of DG placement at combined load power factor, (vii) impact of DG on voltage stability margin improvement. Voltage profile, the real and reactive powers intake by the grid, real and reactive power flow patterns, cost of energy losses, savings in cost of energy loss and cost of power obtained from DGs are determined. The results show the importance of installing the suitable size of DG at the suitable location. The results are obtained with all sensitivity based methods on the IEEE 12-bus, modified 12-bus, 69-bus and 85-bus test systems.     

电压稳定极限点的快速判定及其灵敏度算法

利用负荷裕度最大化的最优潮流计算结果,区分了电压稳定极限点,即鞍结分岔点和极限诱导分岔点,并求出了负荷裕度对控制变量的灵敏度。这种方法在求解极限点时避免了使用连续潮流法,在计算灵敏度时避免了求解潮流雅可比矩阵零特征值对应的左特征向量,节省了时间,适用于在线分析。极限点的计算过程中考虑了有功出力的再调度,充分挖掘了系统的潜在裕度。系统算例验证了所提方法的实用性和灵敏度线性估计的准确性。     

考虑动态电压安全的发电机有功出力最优调整

在灵敏度方法的基础上,以系统当前运行点与最近的电压崩溃点的负荷几何距离作为电压稳定指标,提出了有效提高系统稳定裕度的发电机有功出力调整方案。在开放输电环境下,系统发生N-1故障后,首先进行电压稳定裕度分析,对于不满足系统安全运行要求的状态,计算发电机有功出力对稳定裕度的灵敏度,并以此为基准调整发电机有功出力,从而增大系统稳定裕度。IEEE 57节点系统仿真算例验证了所提出方法的有效性。     

基于相量测量的电压稳定裕度在线评估

超高压、大容量、远距离电能的传输和电力市场化等因素使电压稳定问题成为严重威胁电力系统安全稳定的主要隐患之一,研究一种快速、可靠的电压稳定裕度在线评估方法是十分必要的。提出了一种基于相量测量装置的电压稳定裕度在线评估策略,该方法根据电力系统在重负荷情况下网损增长率特性确定电压稳定裕度评估指标,利用相量测量装置提供的节点相量信息可以快速实现电压稳定裕度的在线评估。IEEE 39节点算例仿真验证了该方法的正确性和有效性。在相量测量装置不断推广的情况下,该方法对实现电压稳定的在线监控具有一定的现实意义。