分岔理论在电力系统电压稳定研究中的应用述评

首先简要介绍了分岔的基本概念,然后从静态分岔和动态分岔两个方面,评述了分岔理论在电压稳定研究中的应用情况.重点介绍了鞍节分岔点和Hopf分岔点的求取算法,分析了各种算法的优缺点,并简要介绍了奇异诱导分岔在动态电压稳定分析中的应用情况,最后对分岔理论在电压稳定研究应用中的前景进行了展望.     

基于分岔理论研究励磁参数对系统电压稳定的影响

笔者以一个典型的3节点电力系统模型为例,应用AUTO 07分岔分析软件,分析了励磁系统调节器时间常数和放大倍数对系统电压稳定的影响.结果表明,采用双、单轴发电机模型所得分岔分析结果虽然有定量上的变化,但都有相同的定性特征,即在到达SNB分岔点以前均先出现Hopf分岔点.而且,励磁系统调节器时间常数的降低和放大倍数的升高,能改善系统电压稳定性.     

分岔理论在电力系统中的应用综述

简要介绍了分岔理论基本概念,论述了分岔理论在电力系统中的相关应用,包括基于分岔理论的电力系统电压失稳、电压崩溃、系统振荡机理研究;控制参数导致的电力系统分岔现象及其控制措施;以电力系统为背景的基于分岔理论的特征值求取;电力系统分岔点求取等。总结了分岔理论最新的应用成果和有待解决的问题,对分岔理论的应用前景做出一个客观的总结和展望。     

基于VST的电力系统电压稳定分岔分析

概述了非线性动力系统分岔理论,介绍了基于MATLAB的电压稳定分析工具箱(Voltage Stability Tool-box,VST)。运用VST对IEEE-5节点系统在几种不同控制参数变化模式下进行了静态和动态分岔点的搜索,获得了比较满意的结果,验证了非线性的分岔理论在电压稳定分析中的相关结论。     

应用分岔理论分析SVC对电力系统电压稳定性的影响

基于分岔理论的电力系统电压稳定分析对于深入理解电压失稳机理有重要意义,特别是对于灵活交流输电系统,如静止无功补偿器等,分岔理论能够有效分析系统的动态控制特性对电压稳定的影响.利用非线性动力系统的分岔理论,使用通用分岔分析软件AUTO2000对典型的含SVC系统和不含SVC系统进行电压稳定的分析,得出了系统在两种情况下的分岔点数值.研究发现,通过添加静止无功补偿器(SVC),可以延迟系统的Hopf分岔点和鞍结分岔点,增加负荷极限,从而提高了系统电压稳定性.之后又通过双参数分岔分析确定了两维分岔边界.结果表明,在使用SVC控制器提高系统电压稳定性时,要详细考虑其参数对系统中各种分岔的影响,综合优化控制器的设计和安装.     

应用分岔理论分析SVC对电力系统电压稳定性的影响

基于分岔理论的电力系统电压稳定分析对于深入理解电压失稳机理有重要意义,特别是对于灵活交流输电系统,如静止无功补偿器等,分岔理论能够有效分析系统的动态控制特性对电压稳定的影响。利用非线性动力系统的分岔理论,使用通用分岔分析软件AUTO2000对典型的含SVC系统和不含SVC系统进行电压稳定的分析,得出了系统在两种情况下的分岔点数值。研究发现,通过添加静止无功补偿器(SVC),可以延迟系统的Hopf分岔点和鞍结分岔点,增加负荷极限,从而提高了系统电压稳定性。之后又通过双参数分岔分析确定了两维分岔边界。结果表明,在使用SVC控制器提高系统电压稳定性时,要详细考虑其参数对系统中各种分岔的影响,综合优化控制器的设计和安装。     

基于分岔理论研究励磁饱和环节对系统电压稳定的影响

以一个3节点电力系统模型为基础,研究了励磁饱和环节及励磁电压顶值对系统电压稳定的影响。采用光滑函数可以对励磁限制器的限制作用进行模拟,但精度不高。采用降低方程组维数的方法进行模拟,即当励磁饱和环节起作用时,设定Efd为励磁电压顶值,并忽略励磁系统暂态方程。使用AUTO 07软件进行算例分析,结果表明随着机械输入功率的增加,考虑励磁饱和环节后,负荷节点电压的运动轨迹将发生明显变化。当系统达到励磁极限并在极限上运行时,励磁顶值的降低将使负荷节点电压随机械输入功率的增加以更快的速度逼近鞍结和Hopf分岔点,此时系统更容易失去稳定。     

发电机模型对分岔理论研究动态电压稳定性的影响分析

以一种典型电力系统结构为对象,应用非线性动力学理论中的分岔分析方法与通用分岔分析软件Auto97,探讨了发电机数学模型对分岔分析方法研究动态电压稳定性的影响问题.使用分岔分析软件,得到了5种发电机模型下电力系统的电压随原动机功率发生分岔的分析结果.在给出的电力系统结构与负荷模型下,采用不同的发电机模型, 电力系统的电压随原动机功率的改变,均发生一系列在定量与定性上均不相同的分岔过程,但使电力系统产生动态电压不稳定的首要原因-即在到达SNB点以前均先出现HB点却是相同的.     

发电机模型对分岔理论研究动态电压稳定性的影响分析

以一种典型电力系统结构为对象,应用非线性动力学理论中的分岔分析方法与通用分岔分析软件Au-to97,探讨了发电机数学模型对分岔分析方法研究动态电压稳定性的影响问题。使用分岔分析软件,得到了5种发电机模型下电力系统的电压随原动机功率发生分岔的分析结果。在给出的电力系统结构与负荷模型下,采用不同的发电机模型,电力系统的电压随原动机功率的改变,均发生一系列在定量与定性上均不相同的分岔过程,但使电力系统产生动态电压不稳定的首要原因—即在到达SNB点以前均先出现HB点却是相同的。     

基于Walve负荷模型典型电力系统多参数分岔分析

以通用非线性系统分岔分析软件Auto97为工具,对基于Walve综合负荷模型的典型3节点电力系统进行了多参数分岔分析。分析过程表明多参数分岔分析相对于单参数分析更能揭示系统参数对电力系统电压稳定性的影响情况。结果显示:选取较高的参考电压Vref与励磁增益KAVR不仅有利于提高功率传输极限、增加稳定裕度,而且有利于避免系统电压振荡失稳;同时表明Vref、KAVR之间具有一定的互补特性,可通过Vref和KAVR的协调运用,避开Hopf分岔,保证系统安全运行。另外表明,大的励磁极限将更有利于电力系统电压动态稳定     

负荷随机扰动对电力系统电压稳定性的影响

运用非线性分岔理论与特征分析法对一个经典3节点电力系统的电压稳定性进行了详细分析.通过逐步增大系统参数Q1,求取系统方程平衡点的雅可比矩阵的特征根,结合特征分析法判定系统的稳定性态,得到了系统运行的2个稳定区间.在此基础上考虑负荷的随机性建立了该系统的随机模型--一个4维随机微分方程组,并运用随机欧拉法对该随机微分方程组进行了数值仿真计算.数值结果表明,当系统运行在稳定边界的一个小邻域内时,负荷的随机扰动造成随机的小幅正向或负向累积,使得系统突然失去电压稳定,失稳模式既可能为霍普夫型,也可能为鞍结型.     

分叉理论与Matcont在含FACTS装置的电力系统电压稳定性分析中的应用研究

随着非线性科学理论研究的发展,分叉理论作为研究非线性系统的新方法被引入电压稳定研究中。简要介绍了分叉的基本概念和主要分叉点类型,然后以基于Matlab的分叉分析软件包Matcont为工具,应用分叉理论,对典型的不含FACTS装置和含FACTS装置进行电压稳定的分析。最后重点对Matcont得出的数据进行了详细的分析,研究发现,通过添加FACTS装置,可以有效减少分叉点数量,增加负荷极限,从而提高了系统电压稳定性。     

基于Hopf分岔的风电集群系统电压稳定分析

针对大规模风电场集群接入后电力系统动态无功电压稳定问题,在DIgSILENT/Power Factory中建立了计及风功率波动特性的风电场动态模型? 改进了传统微分代数方程(Differential Algebra Equation, DAE)模型,提出一种基于Hopf分岔的改进连续潮流法(Continuation Power Flow, CPF)与时域仿真相结合的动态分析法? 采用一种快速计算系统稳定裕度的算法,通过双参数“两步法”追踪系统二维Hopf分岔曲线,分析风电集群地区无功补偿设备动态响应特性及电压控制效果? 对新疆哈密地区实际风电集群系统仿真结果表明:基于静态延拓法的鞍节分岔点(Saddle Node Bifurcation, SNB)稳定裕度高于基于CPF与动态时域仿真追踪的Hopf分岔点,所提方法能快速计算Hopf分岔点,准确计算风电集群系统电压稳定极限?     

Evaluation of a power system stable region based on Hopf bifurcation theory

A power system is a dynamic system, which includes several kinds of nonlinear elements. Transient stability is a typical example originating in the nonlinearity of power swing. On the other hand, use of the nonlinear analysis method based on Hopf bifurcation theory reveals the existence of a limit cycle around an operating point and the stability of the limit cycle. This paper evaluates power system global stability formed by an unstable limit cycle. The limit cycle mainly results from the excitation control. Therefore, it is important to consider the effect of flux linkage change in the field winding in addition to the δ‐ω variables. This paper presents a method of calculating the correct stability boundary associated with an unstable limit cycle. Some numerical results using a model power system demonstrate the accuracy of the method. © 2002 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 142(1): 16–24, 2003; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.10104     

电压稳定极限曲面法向量在分布式电源选址中的应用

随着分布式能源在电网中比重加大,合理地选择其安装地点对提高电力系统电压稳定性有重要意义。针对传统的失稳模式参与因子对极限诱导分岔失效的缺陷,提出了一种基于节点注入功率空间的电压稳定极限曲面法向量指标用于分布式电源选址。通过理论分析证明了该指标指导选址的合理性。在IEEE39节点系统测试结果验证了其正确性。与传统方法相比,法向量指标可以较好地处理鞍节点分岔和极限诱导分岔两种主要的失稳模式,具有更大的适用范围。