一种量化评估暂态电压稳定性的指标与方法

暂态电压稳定问题对系统安全稳定运行提出了严峻挑战,研究一种量化评估实际系统暂态电压稳定性的方法具有重要意义。在电力行业标准中大扰动情况下暂态电压稳定判据的基础上提出电压暂降指标,包括电压暂降严重性指标和电压合格性指标,涉及单一故障下节点电压暂降指标、多故障集下节点电压暂降指标以及系统电压暂降指标,并以此评估实际电网中任意节点或整个系统的暂态电压稳定性。算例分析采用广州电网2016年规划数据,利用PSD-BPA进行时域仿真,仿真分析结果体现了故障类型、负荷模型对暂态电压稳定性的影响,及所提指标用于量化评估实际系统暂态电压稳定性的直观性与有效性。     

省级电网电压暂降评估与工业用户潜在供电点优选

针对省级电网大多节点缺乏电压暂降实测数据和评估结果,从而造成工业用户入网缺乏依据的问题,提出了仿真计算省级电网节点电压暂降指标以及优选工业用户潜在供电点的方法.为了更准确地评估节点电压暂降水平,提出了省级电网的仿真计算范围,并考虑了因仿真范围扩大而凸显的不同电压等级线路的故障率和故障类型比例的差异性;考虑10 kV电压等级线路故障,扩展电网调度部门10 kV电压等级线路的BPA模型数据,并实现自动调用BPA并行仿真计算得到电网侧的节点暂降指标;引入暂降关联成本的概念,综合考虑电网侧暂降指标、用户侧负荷暂降耐受力、暂降经济损失以及专线架设费用等因素,优选潜在供电点;通过对某省电网进行实例分析,验证了所提方法能有效避免电压暂降过评估或欠评估问题,为工业用户优选潜在供电点提供参考.     

基于随机预估和模糊评判的电压暂降风险评估

在电压暂降发生时,电压暂降起始点和相位跳变的测量难以在实测中实现,给基于实测法的电压暂降评估带来了阻碍,而且在传统的电压暂降评估中也忽略了这两个特征量.针对这一缺陷,提出了一种基于随机预估和模糊评判的电压暂降风险评估方法.首先,对线路故障概率评估方法和系统短路故障模型进行了改进;然后,结合该方法和模型,在PSCAD/EMTDC平台构建IEEE-14节点系统模型进行了仿真计算,得出系统每个节点在每次仿真中的电压暂降幅值、电压暂降持续时间、电压暂降起始点和相位跳变这4个特征量数据,并考虑将电压等级在内的5个影响因素依据各自的影响度区间进行严重程度等级划分,根据划分结果和仿真数据通过模糊统计法得出各节点各指标对评价等级的隶属度;最后,通过模糊运算得出电压暂降风险评估结果.评估结果表明了该评估方法的科学性和有效性.     

基于拉丁超立方采样的节点敏感设备暂降免疫水平评估

针对蒙特卡罗法(MC法)稳定性及收敛性欠佳的问题,同时考虑到敏感设备对不同类型电压暂降免疫能力不同,且节点的敏感设备运行与规划评估不同,提出了一种基于拉丁超立方采样(LHS)法的节点敏感设备暂降免疫水平评估方法。构建了短路故障随机模型,通过LHS法得到故障信息,然后进行故障仿真得到一系列暂降事件,运用所提方法评估系统中各节点的敏感设备暂降免疫水平。将暂降类型作为暂降特征量之一,以敏感设备对不同类型暂降的耐受曲线为基准进行节点暂降评估;针对节点敏感设备运行与规划两个不同的应用场景,分别给出了其对应的评估方法及流程;其中对于规划评估这一场景,为进一步反映各节点敏感设备暂降免疫能力的差异性,提出了设备免疫水平指标集。所提方法可为实际电网的敏感设备运行及规划提供参考。     

考虑保护配合动作随机性的电压暂降频次评估

电力系统元件发生短路故障时,保护的动作决定了电压暂降持续时间。传统电压暂降频次评估重点研究了故障类型、故障位置、故障前电压、变压器绕组联接方式以及故障阻抗对电压暂降频次的影响,仅简单假设故障由主保护清除,未考虑保护配合动作对电压暂降持续时间的影响。为了更准确刻画电压暂降持续时间,从实际电网保护配置和定值的固有属性出发,基于马尔可夫状态空间法,建立了主保护与后备保护配合清除故障的概率模型,并根据电网保护定值定量确定各暂降持续时间的概率,提出一种考虑保护配合动作随机性的电压暂降频次评估方法。对IEEE-30节点系统和250节点系统进行了仿真分析,结果证明所提方法符合实际,原理简单且适用性强。     

综合考虑系统与设备侧的节点电压暂降评估

针对从供需两侧评估电网节点电压暂降水平的需求,提出考虑系统和设备侧的节点电压暂降严重程度评估方法。首先,根据系统与设备评估重点构建指标:基于累积/互补累积分布函数、严重性指标及暂降统计表定义节点平均电压暂降影响度指标,与电压暂降频度指标共同构建系统侧指标集;由节点综合电压耐受曲线及能量损失公式构造节点综合故障率作为设备侧指标,再形成兼顾系统和设备侧的综合评价指标集。其次,对指标集赋权,并采用基于马氏距离的逼近理想点(TOPSIS)法刻画节点电压暂降严重程度,在IEEE 30节点系统仿真,并使用所提方法评估节点电压暂降严重程度,实现了电压暂降薄弱节点的辨识。最后,通过模糊C均值聚类方法对不同组合指标进行评估合理性分析,结果证明文中所提方法能解决单一指标评价片面的问题。     

有源配电网故障场景下的电压暂降仿真与评估方法研究

针对含有分布式电源的配电网进行电压暂降仿真与评估问题,提出基于点估计法的电压暂降仿真与评估方法。首先建立故障信息模型,包括对故障线路率、故障点、故障类型、故障持续时间、故障阻抗等,以及分布式电源输出功率的随机模型,然后基于点估计法将随机概率密度问题转换为多个确定性问题。通过计算随机变量的期望、标准差、三阶中心矩,利用Cornish-Fisher级数来表示每个节点电压暂降的概率密度函数,以及计算电压暂降指标SARFI,发现网络的薄弱环节。通过对含两个不同类型分布式电源的IEEE13-bus和IEEE 33-bus系统的测试,并与Monte Carlo法进行对比,证明了算法的有效性。通过对不同类型风机模型的应用,证实了该文提出算法的可行性和高效性。     

电压暂降系统指标的监测节点数量选择与评估方法

准确评估电压暂降水平是理解与改善电压暂降问题的前提。虽然IEEE Std 1564 — 2014标准已为电压暂降系统指标的计算提供了建议,但考虑实际电网无法在所有节点均安装监测装置,如何确定其数量并提出适用于不均匀数据的评估方法是尚未解决的难题。为此,针对监测节点数量与抽样方法的确定展开研究。考虑实际电网监测数据存在分布不均匀的问题,提出一种改进的密度偏差抽样方法。基于误差幅度指标,建立满足不同给定误差要求下的监测节点数量解析式。基于监测节点样本数据,采用均值方法计算得到系统指标的估计值。IEEE 118节点系统的仿真结果表明,所提方法既能够在抽样过程中保留原始监测数据的电压暂降信息,又能基于给定误差得到评估所需监测节点数量的估算值;相比于现有系统指标评估方法,所提评估方法具有更小的估计误差。     

不确定条件下计及线路保护动作特性的电压暂降频次评估

线路保护的动作时限将直接影响电压暂降的重要指标之一——持续时间。针对线路发生故障的情况,对不同动作时限特性的线路保护装置对电压暂降幅值与持续时间的影响展开了研究。计算线路单端跳闸而故障未消除时的多级电压暂降幅值,并根据线路保护的动作特性和故障位置确定电压暂降幅值区间以及不同线路、相同电压暂降区间内的电压暂降持续时间。基于蒙特卡罗模拟法研究不确定条件下的故障信息概率模型,结合保护动作特性对电压暂降幅值及持续时间的影响提出了不确定条件下的计及线路保护动作特性的电压暂降频次评估计算模型,同时考虑故障信息随机性及线路上不同保护类型动作特性对目标节点进行分析,给出包含电压暂降持续时间信息的年均预期电压暂降频次。标准IEEE 14节点系统的仿真结果证明了所提计算方法的正确性和有效性。     

基于最小变异系数的配电网电压暂降源模型识别方法

提出了一种基于最小变异系数的配电网电压暂降源模型识别故障定位方法。该方法通过获得配电网中各个节点短路时监测点所测得的电压暂降特性,建立在不同故障类型条件下的电压暂降源识别模型,根据实际配电网发生故障时监测点所测得的电压暂降数据,用电压不平衡度公式区分出故障类型后,再与相应故障类型的电压暂降源识别模型进行比对,得到最小平均变异系数的区段则具有最大概率为故障区段。该方法将配电网故障选线和配电网故障区段定位融合在一起,经EMTDC仿真验证,有较高的准确性和有效性。     

考虑电网多节点暂降的故障线路严重度评估

针对现有暂降域分析方法的不足,提出一种新的故障线路严重度评估方法。基于故障点法,定义平均电压幅值、遭受不同深度暂降的节点数等指标,用以描述故障点的严重度。通过熵权法确定各指标权重,计算各故障点综合严重度系数。将位于同一线路的故障点综合严重度系数取均值,作为该线路的综合严重度系数,进而得到考虑多个敏感负荷节点暂降的故障线路严重度排序。仿真算例表明,所提方法能定量评估故障点和线路对关心节点造成的暂降严重度,为进一步采取暂降减缓措施提供参考依据。     

面向电压暂降的电网结构评估

为了从缓解电压暂降的角度对电网结构提出评估指标并指导运行、规划和改造,针对母线发生4种故障引起的电压暂降分别建立各故障类型的凹陷域矩阵,提出了基于电压暂降的各故障类型的电网结构评估指标及综合考虑4种故障的电网结构平均评估指标。所提出的评估指标可作为评判电网结构优劣的指标之一。在IEEE30节点系统基础上,通过开关变换和电源接入点位置的变化构造了不同的电网结构,并利用所提的评估方法对其进行了分析与评估。验证了提出的评估指标是可行的,能有效地指导电网结构的优化、电网的安全运行、规划和改造。     

计及负荷特性的电压暂降随机预估

提出一种改进的电压暂降随机预估方法,并应用于具有多项式负荷模型的配电网评估中。该方法按照系统不同故障时的节点功率方程建立统一的牛顿型迭代方程,针对牛顿法不能保证迭代可靠收敛的问题,采用可变步长的Levenberg-Marquardt（LM）方法计算得到4种故障类型下的电压暂降域及评估指标。IEEE 30节点系统的计算证明了考虑负荷模型的必要性以及所述方法的有效性。     

基于蒙特卡洛的电网节点电压暂降风险分析

阐述电压暂降问题及成因,介绍电压暂降的主要评价指标,并指出引起电压暂降的重要原因是电网发生短路故障。基于标准化短路计算方法实现单次短路故障的节点电压暂降幅值计算,并输出算例结果。为了定量评估电网内各节点发生电压暂降的风险,采用蒙特卡洛法,基于C语言程序模拟发生短路故障的几种影响因素并进行随机取样,统计在多次随机短路故障下各节点不同电压暂降幅值的频率分布,并进行节点电压暂降风险排序。通过程序绘制节点电压暂降概率统计图,直观表现出电网中哪些节点受到电压暂降的影响程度较大,对防范节点电压暂降有重要价值。     

考虑系统峰谷时变区间特性的电压暂降频次评估

故障前电压是影响系统电压暂降频次评估的重要原因之一。现有电压暂降频次随机评估方法,通常假定发生故障前系统母线电压为额定值,而实际故障前电压在电压曲线区间范围内变化,且不同运行方式下随着峰谷变化有不同区间边界。针对故障前电压实际特征,建立故障前电压的数学模型———幅值区间矩阵和时间权重点值矩阵,体现了故障前电压峰谷、时变、区间三大特征。在此模型基础上提出用区间分析的方法评估电压暂降频次的一般步骤。通过对实际区域电网仿真分析,并与故障前电压为额定值和实际截面电压评估结果比较,证明了该模型和算法的正确性和有效性,采用提出方法对电压暂降进行评估,更符合工程实际。     

基于暂降信息的监测装置优化配置与系统电压暂降水平评估

利用可获得的监测数据评估电网的电压暂降水平是电能质量领域的重要研究课题。为保证评估结果客观合理,引入暂降信息概念,根据监测或仿真获得的信息构造节点指标向量和系统指标向量,分别刻画节点和系统暂降水平;分析节点指标和系统指标的关系,提出以代表性节点监测代替全网监测实现系统暂降水平评估。以仿真模拟所得节点指标向量为节点分区依据,通过粒子群K均值聚类算法进行节点分区并识别代表性节点;用代表性节点的节点指标向量度量所在分区的电压暂降水平,并通过统计方法估计系统指标向量。IEEE 30节点系统仿真结果表明,所提方法所需监测装置数量少,评估结果准确,对系统故障率和故障分布的变化有良好的适应性。     

基于蒙特卡罗方法的大型电力用户电压暂降评估

为评估和解决用户节点的电压暂降问题,采用蒙特卡罗随机模拟方法对节点电压暂降进行评估,在不同的线路故障概率模型下,运用HyperSIM仿真工具计算和分析故障对用户节点电压暂降的影响程度,判断电网的薄弱环节,从而为电网改造和确定缓解装置的安装位置提供思路。通过对实际电力系统进行仿真,计算得到了负荷节点电压暂降幅值的期望值,找到了对负荷节点电压影响最大的环节,为进行电网规划调度提供了参考。     

考虑新能源出力相关性的电网电压暂降随机预估

针对含有风电、光伏及电动汽车充电站的新能源电力系统,提出了一种考虑新能源出力相关性的电网电压暂降随机预估方法。首先构建了故障信息随机模型及新能源出力随机模型,采用拉丁超立方采样（Latin hypercube sampling,LHS）得到故障信息样本,利用皮尔森相关分析法确定同一类型新能源出力的相关系数后,采用Nataf变换及LHS法得到含有相关性的新能源随机出力样本;然后通过故障仿真模拟,得到一系列暂降事件,计算各节点电压暂降指标,预估各节点电压暂降情况;最后以IEEE 30节点为例进行了仿真分析,研究相关系数变化下的新能源出力及不同类型新能源的接入对电网电压暂降的影响。     

基于多元线路特征因素融合的电压暂降严重程度评估

现有电压暂降严重程度评估方法未充分考虑多元线路特征因素对输电线路故障概率的影响,从而导致评估结果出现较大误差。由此,本文提出了基于多元线路特征因素融合的电压暂降严重程度评估方法。首先,基于线路历史故障数据,采用关联规则量化多元线路特征因素对线路故障的影响程度。然后,通过改进D-S证据理论融合多元线路特征因素建立准确的线路年故障概率模型;并采用基于最大熵模型的故障点法评估节点的电压暂降水平。最后,提出了一种同时考虑系统侧电压暂降严重程度和用户敏感设备耐受特性的综合电压暂降严重程度指标用于评估节点电压暂降严重程度。通过与某区域电网实际电能质量监测数据对比,本文所提方法的准确率可达到90%以上。同时通过与未充分考虑线路特征因素的评估案例对比,所提方法的准确率明显提高。因此,在进行电压暂降严重程度评估时,综合考虑线路特征因素可以有效的提高评估结果的准确率。     

不确定条件下的电压暂降概率评估

不确定性问题是电压暂降评估工作的难点之一。文中提出了一种在不确定条件下的电压暂降概率仿真与评估方法,重点分析发电机组的启停、负荷波动和系统运行方式的变化等随机性因素对负荷点电压暂降评估指标的影响。机组运行状态发生变化时,运用线性化方法修正初始潮流分布。文中建立了负荷波动时的电压暂降迭代计算格式,避免了每次迭代时重新计算潮流,提高了算法的计算效率。对IEEE30节点试验系统的蒙特卡洛仿真以及评估指标的计算验证了文中方法的有效性。