协调电压控制问题的准稳态模型及其间接动态优化算法

针对长期电压稳定具有慢动态的特点,在准稳态假设的基础上,建立含连续-离散时间微分-代数方程约束的最优协调电压控制模型。并采用现代最优控制理论中的间接法求解该动态优化问题,根据Pontryagin最大值原理建立一阶最优性条件,将动态优化问题转化为两点边值问题,采用多重打靶法求解。此外,为考虑有载调压变压器变比、可投切电容器组和待切除负荷的离散特性,还在控制模型中引入了离散变量的罚函数处理机制。从新英格兰10机39节点系统的仿真结果可看出,所提出方法能有效地协调各种控制设备动作,从而增强系统的长期电压稳定性。     

协调电压控制问题的准稳态模型及其间接动态优化算法

针对长期电压稳定具有慢动态的特点,在准稳态假设的基础上,建立含连续-离散时间微分-代数方程约束的最优协调电压控制模型.并采用现代最优控制理论中的间接法求解该动态优化问题,根据Pontryagin最大值原理建立一阶最优性条件,将动态优化问题转化为两点边值问题,采用多重打靶法求解.此外,为考虑有载调压变压器变比、可投切电容器组和待切除负荷的离散特性,还在控制模型中引入了离散变量的罚函数处理机制.从新英格兰10机39节点系统的仿真结果可看出,所提出方法能有效地协调各种控制设备动作,从而增强系统的长期电压稳定性.     

AVC体系下的长期电压稳定仿真分析

介绍了电力系统自动电压控制（AVC）的原理,根据分层电压控制思想,选用典型的AVC控制模型,验证其对长期电压稳定的影响。以控制灵敏度计算为基础,考虑系统安全运行约束,建立了用二次规划模型表达的二次电压控制模型。同时针对电力系统长期电压稳定具有慢动态的特点,以及AVC系统中二次电压控制引起的长期电压动态,在准稳态假设的基础上建立了反映系统长期电压变化的仿真模型。以新英格兰10机39节点系统的计算为例,验证了AVC系统能够提高系统的长期电压稳定性。     

AVC体系下的长期电压稳定仿真分析

介绍了电力系统自动电压控制( AVC)的原理,根据分层电压控制思想,选用典型的AVC控制模型,验证其对长期电压稳定的影响.以控制灵敏度计算为基础,考虑系统安全运行约束,建立了用二次规划模型表达的二次电压控制模型.同时针对电力系统长期电压稳定具有慢动态的特点,以及AVC系统中二次电压控制引起的长期电压动态,在准稳态假设的基础上建立了反映系统长期电压变化的仿真模型.以新英格兰10机39节点系统的计算为例,验证了AVC系统能够提高系统的长期电压稳定性.     

针对暂态电压稳定问题的自动电压控制系统与切负荷协调控制策略

建立了暂态电压稳定分析的微分代数方程组,并提出了应对暂态电压稳定问题的自动电压控制(automatic voltage control,AVC)体系下二级电压紧急控制与切负荷协调控制策略。该协调控制策略把低压切负荷作为与AVC体系下二级电压紧急控制并行的一种控制手段,在这种协调控制的过程中优先考虑采用二级电压紧急控制,当计算发现仅依靠二级电压紧急控制不能使系统保持暂态电压稳定的时候再采用切负荷控制。在PSAT仿真环境下建立了含AVC体系下二级电压紧急控制和切负荷控制的电力系统暂态电压稳定仿真模型,对广东电网748节点系统进行仿真,验证了所提出的控制策略和模型的正确性和有效性。     

基于戴维南等值的静态电压稳定广域切负荷控制策略

针对区域电网难以通过获取外网实时状态信息来实施静态电压稳定控制的问题,提出了一种基于外部网络单点等值,并考虑区域电网静态电压稳定裕度的广域切负荷控制策略。首先采用戴维南等值方法对区域电网的外部系统进行等值。然后以区域电网在负荷增长状态下的潮流等式约束作为静态电压稳定约束条件,建立了全二次最小切负荷优化模型,并采用半光滑...     

三级电压控制体系下大电网暂态电压安全仿真及其控制策略

在Matlab环境下,借助电力系统分析工具箱(PSAT)实现了包含三级电压控制系统的大电网动态时域仿真,并分析其对广东电网暂态电压安全性的影响。结果表明该系统的二级电压控制紧急动作模式虽然有利于广东电网故障后的暂态电压恢复,但不能阻止暂态电压不安全事故的发生。进而,建立了针对暂态电压不安全故障的紧急切负荷控制优化模型,通过采用轨迹灵敏度法将动态优化模型转化为线性规划模型以获得紧急切负荷控制策略,动态仿真结果验证了所得控制策略能够使广东电网在严重故障后恢复暂态电压安全。     

基于实时迭代的在线电压协调控制

发展基于广域测量系统的在线闭环控制是提高电网运行经济安全性的重要途径.针对中长期电压稳定问题,提出了一套基于实时迭代技术的电压协调控制模型和实现方法.首先利用电压准稳态模型建立能准确捕捉中长期动态特征的预测模型,然后采用基于多重打靶技术的直接动态规划法来求解.鉴于模型本身的非线性、参与控制的元件众多和在线应用的需求,进一步引入了初值嵌入技术和在线迭代技术,既保留了模型的非线性特征,提高了控制策略的有效性,又降低了计算量和耗时,将包括有载调压变压器(OLTC)、发电机自动电压调节器(AVR)设定值和切负荷控制在内的各类控制在电压安全的目标下合理协调,为在线控制的目标奠定了基础.以新英格兰10机39节点系统为例,验证了算法的有效性.     

基于PMU的电压稳定动态线性化指标优化切负荷算法

紧急状况下,优化包含动态负荷的系统切负荷量,以保证系统电压快速恢复正常状态是系统安全的关键。利用PMU测量信息推导了电压稳定动态线性化指标的灵敏度,将其作为实施切负荷的作用因子。建立了以切负荷量最小为目标函数和电压指标偏差量为约束条件的切负荷优化模型。首次实现了分区多步切负荷的算法,在实时计算得到的动态电压稳定指标超标基础上,利用所提出的优化模型实施多步动态优化切负荷,并实时修正作用因子的灵敏度,克服了传统一步欠切或过切的缺点。用IEEE14节点测试系统和国内实际电网算例证实了该方法的可行性和有效性。     

直流逆变站动态无功源的电压稳定控制优化

直流逆变站电压系统不稳定会导致整个电力系统丧失稳定性,造成的经济损失和社会影响极大。目前使用的直流逆变站动态电压稳定系统对电压崩溃导致电压不稳和功角失恒导致电压不稳的情况不能及时计算出结果,导致电压调节稳定时间较长。提出一种直流逆变站动态无功源的电压稳定控制方法,通过建立动态负荷模型,对直流逆变站输电和配电系统的动态电压控制,及时发现电压无功源振荡阻尼,进行动态模型参数修正暂态稳定控制和电压闪变控制。降低了系统对电压稳定调节时间。仿真实验表明,动态无功源电压稳定控制方法缩短了直流逆变站电压动态调节缩短了时间,改善了动态调节过程,系统震荡得到有效控制,负荷电压稳定,符合应用要求。     

 基于混合模型的优化低频低压减载方法研究

文中以低频低压情况下保证电压稳定的前提下减载为研究内容,提出了一种基于混合模型的优化低频低压减载方法。该混合模型将遗传算法与人工神经网络相结合,在保证电压稳定的情况下选择合适的节点进行负荷切除。实验结果表明,该方法可以在低频低压情况下使负荷减载量达到最小。     

暂态稳定分析中低压切负荷对仿真结果的影响

负荷模型对电力系统仿真的结果有重要影响,随着系统中电压敏感负荷的增多,短暂低电压发生时负荷的切除对系统仿真结果的影响不可忽略。东北某变电站记录的大扰动实验时的实测数据表明,系统在低电压发生时存在负荷切除现象。10机39节点系统的仿真说明,切负荷现象对系统仿真结果影响巨大。在分析实测数据和原来综合负荷模型的基础上,通过增加有关低压切负荷因子,成功地模拟了电力系统在低压暂态过程中的掉负荷现象,所提出的新模型为研究电网大电压扰动下的动态稳定提供了借鉴。     

电力系统电压稳定性及其研究现状(二)

在第一部分介绍电压稳定定义、分类及分析方法的基础上,针对负荷对电压稳定研究的重要作用,介绍了常用的静态和动态负荷模型,并分析了负荷特性对电压稳定的影响。给出了电力系统电压失稳的几种典型场景,如中长期电压失稳、电压崩溃、电压升高失稳等。可通过无功补偿、变压器分接头紧急控制、发电计划重新安排、切负荷等措施进行电压稳定控制。指出需进一步研究的问题:电压稳定机理;发电机对电压稳定的作用;考虑电能质量要求的电压稳定性;电压稳定与功角稳定的关系;电压稳定性的定量指标;考虑负荷的静态和动态模型;直流输电对电压稳定的影响。     

基于节点电动机最大自起动量的配电网低压减载

低压减载是电力系统安全稳定第三道防线的重要组成部分,而减载方案是低压减载的重要研究内容。感应电动机是造成电网电压崩溃的主要因素,也是低压减载的主要负荷。基于配电网及感应电动机有功特性、无功特性、转子运动方程等在Matlab搭建模型进行时域仿真分析。结果表明低压减载后的电网存在感应电动机的自起动过程,且以感应电动机为减载对象时,自起动的最大允许量与最小减载量有紧密联系。从而提出一种基于节点电动机最大自起动量的减载量整定计算方法以及减载策略。即通过不同初始转速下的节点电动机最大自起动量计算出每轮减载量,考虑减载速度对电压稳定性的影响,可在每轮减载中引入基于电压变化率的加速判据,实现有选择性地加速切除负荷。最后对传统减载策略和所提减载策略进行对比仿真,验证了所提减载方案在保证节点电压快速稳定的同时可实现对减载量的有效控制,从而保证了系统和重要电动机负荷的安全稳定运行。     

基于负载电流前馈的级联H桥整流器直流电压平衡策略

针对级联H桥整流器输出电压平衡问题,采用比例脉冲补偿法进行了建模和分析,分析了负载电流扰动对平衡环节的影响,给出了扰动下系统跌落值和调整时间与系统动态指标之间的关系曲线。针对比例脉冲补偿法在负载大范围切换时动态特性差的问题,通过将负载电流引入平衡控制环路,提出了一种基于比例脉冲补偿法的负载电流前馈电压平衡控制策略,其可以在不影响原闭环系统稳定性的基础上,大幅提高平衡控制器的动态特性,并给出了电压平衡比例-积分(PI)控制器参数的设计公式。最后,基于级联H桥整流器的仿真模型和实验样机进行了比较测试,结果显示所提方法在切载情况下各单元之间的最大电压差降低了23 V,调整时间减小了75%。     

计及电压稳定的自适应协调低频减载策略

为了提高资源利用率,电网经常处在临界稳定的运行状态,大停电事故往往在系统重负荷运行时发生,多表现为多个电气量协同作用下的系统崩溃。提出一种计及电压稳定的自适应协调低频减载策略。根据功率缺额的动态计算值对扰动的严重程度进行分类,以期有针对性地采取不同的控制措施。若发生严重故障则需要进行两阶段的减载,先基于各负荷母线的频率调节效应来指导阶段1的选址定容,然后应用有功网损灵敏度来获取电压薄弱区域信息,计及时延后实施阶段2的减载;若发生一般故障则直接进行阶段2的减载过程。仿真对比验证了所提策略的有效性和优越性,该策略可以自适应不同严重程度的故障扰动,并能及时有效地保证系统频率稳定以及各母线处的电压稳定。     

Adaptive under-voltage load shedding scheme using model predictive control

Recent system wide disturbances have demonstrated the need for automatic system protection schemes to prevent such cascading disturbances. In this paper, an adaptive under-voltage load shedding scheme using model predictive control is proposed to protect power system against voltage instability. The proposed scheme calculates the criticality of the system based on the measurements of voltage magnitudes and reactive power generations and then in case of voltage instability a model predictive based step-sized load shedding scheme will be triggered. The speed and amount of load shedding steps are adapted to the severity of contingency in the affected region. By devising the grid into the separate regions the proposed scheme acts as a distributed controller without having a central dispatching center. The performance of the proposed model predictive based scheme is verified over a 10-bus dynamic test case. The proposed model predictive control will be solved using sequential quadratic programming technique.     

考虑暂态电压稳定的低压减载地点选择

提出一种考虑暂态电压稳定的低压减载最佳地点的选择方法。在电力系统微分代数方程模型中,系统轨迹碰到奇异面对应着系统发生暂态电压失稳,可以通过切负荷控制使得奇异面远离系统轨迹,从而避免发生电压崩溃。奇异面移动的距离可以看做评估控制效果的一个指标。用文中提出的灵敏度分析方法计算这一指标对于节点负荷的灵敏度,根据灵敏度大小选择低压减载装置的最佳地点。在IEEE 39节点系统中进行了仿真验证,结果说明所提出的低压减载地点选择方法合理有效。     

低压减载装置作为电压稳定校正控制的探讨

首先阐述了电压失稳的机理,指出了传统低压减载装置对防止电压稳定破坏的不足,提出了带有模糊辨识的加速低压减载装置,然后通过仿真算例证明了所提加速低压减载装置对防止电压崩溃的有效性。