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.     

多机系统在参数扰动下的周期解

研究了多机系统受到功率或线路阻抗扰动时的周期解，建立了相应的数字模型，利用空间周期解理论导出了多机系统产生周期解的一些条件。文中所讨论的扰动可以是强振性的，这为研究机互联系统所产生的低频振荡现象提供了理论分析基础。     

非线性电力系统随机小干扰稳定性分析

电力系统是一个存在着诸多随机扰动的非线性系统。近年来电力行业的发展引起电网产生更多的随机因素,传统的确定型系统分析方法已不能满足要求。因此,在电力系统随机扰动特征分析的基础上,将随机系统的思想和方法应用于电力系统,建立电力系统更精确的数学模型,分析系统的稳定性具有重要的理论与应用价值。针对外部随机激励的非线性系统,构建了含随机扰动的非线性系统模型,证明了在随机小扰动下电力系统的均值稳定性和均方稳定性。对新英格兰10机39节点系统,利用Euler-Maruyama(EM)算法进行模拟计算,对不同随机激励强度下的响应轨迹进行分析,通过仿真结果验证电力系统稳定性理论的正确性。     

以单机等面积稳定判据分析多机系统暂态稳定性

结合时域仿真，提出了多机系统中单机角度加速面积、减速面积与单机时间加速面积、减速面积的计算方法；由发电机转于运动微分方程求解得出的转于角速度的计算公式和对稳定系统与不稳定系统发电机转于角速度变化的观察，得出了多机系统中单机等面积稳定判据。单机加速面积、减速面积的计算中考虑了多机的相互影响，揭示了多机稳定系统中单机加速面积与其减速面积是相等的。提出了临界机组的筛选方法。系统临界机组群单机等面积稳定判据与时域仿真角度准则具有相同的精度，但具有数值积分时间短的优点。     

基于随机响应面法的含风电电力系统小扰动稳定性分析

风力发电的不确定性对电力系统小扰动稳定性造成一定影响,而地理位置相近的风电场间的风速具有一定的相关性。本文建立双馈风电机组的动态模型,利用Nataf变换建立考虑风速相关性的风电场群模型,运用随机响应面法(SRSM),以风速作为输入,系统特征值、阻尼比、频率作为输出,分析了系统的小扰动稳定性,同时应用基于线性无关原则的概率配点选取法,合理选择有效配点,提高了SRSM的计算效率。在10机39节点系统中将SRSM与蒙特卡罗法比较,结果显示SRSM计算结果准确可靠,计算时间远远少于蒙特卡罗法的计算时间,能够实现系统小扰动稳定性分析的快速评估。在是否考虑风速相关性两种情况下进行对比,结果表明:考虑风速相关性时系统小扰动分析结果的波动更小,对系统安全稳定运行具有更明确的指导意义。     

FACTS对多机系统静态电压稳定性的影响

针对一个两区域薄弱互连的4机系统,利用负荷裕度指标和P－U曲线平坦度指标,衡量了FACTS设备对系统静态电压稳定性的影响。连续潮流法潮流计算结果表明SVC,STATCOM,TCSC等3种FACTS设备都可以在不同程度上改善系统的静态电压稳定性,改善的效果与设备参数的选取有关。对于所研究的4机系统,为了提高系统的静态电压稳定性,装设TCSC进行串联补偿可以取得比装设SVC,STATCOM进行并联补偿更好的效果。     

基于随机聚焦粒子群算法的多机系统PSS参数优化

随机聚焦粒子群算法（SFPSO）是一种应用于连续空间的、具有较好的全局搜索能力和寻优速度的群体智能优化算法。通过采用SFPSO算法,对多机系统的PSS参数进行优化。该方法是以最优控制原理为基础,综合考虑PSS与励磁系统的性能,将PSS 参数优化协调转化为带有不等式约束的优化问题,控制目标为系统输出按照最小误差跟踪给定值的能力。通过仿真测试以及不同算法优化结果的对比,表明基于SFPSO算法优化的PSS在不同的干扰下都具有良好的性能,能够抑制低频振荡,并保持系统稳定,同时证明了SFPSO算法的有效性和优越性。     

基于随机聚焦粒子群算法的多机系统PSS参数优化

随机聚焦粒子群算法(SFPSO)是一种应用于连续空间的、具有较好的全局搜索能力和寻优速度的群体智能优化算法.通过采用SFPSO算法,对多机系统的PSS参数进行优化.该方法是以最优控制原理为基础,综合考虑PSS与励磁系统的性能,将PSS 参数优化协调转化为带有不等式约束的优化问题,控制目标为系统输出按照最小误差跟踪给定值的能力.通过仿真测试以及不同算法优化结果的对比,表明基于SFPSO算法优化的PSS在不同的干扰下都具有良好的性能,能够抑制低频振荡,并保持系统稳定,同时证明了SFPSO算法的有效性和优越性.     

时滞环节对电力系统小扰动稳定性的影响

简单回顾了含时滞环节的微分动力系统小扰动稳定性的研究方法;利用一单机无穷大系统研究了时滞常数τ对系统小扰动稳定性的影响,研究发现时滞常数较大时,可能会完全改变电力系统小扰动稳定性的性态,如导致系统特征值出现较大偏差、改变其主导频率甚至主导特征值等。文中的研究工作,对于在电力系统稳定性分析和进行控制设备设计时合理考虑时滞环节影响具有一定的帮助。     

发电机励磁限制对小扰动稳定性的影响

分析了几种励磁限制和电力系统稳定器（PSS）介入自动电压调节器的方式对小扰动稳定性的影响，提出了弱联系系统及带有PSS以比较门方式介入电压调节器的低励限制有可能削弱小扰动稳定性，需要考虑低励限制环参数和PSS的参数以提高小扰动稳定性。     

A stochastic approach to small disturbance stability analysis

A systematic approach to the construction of stochastic models of electric power systems for small disturbance stability analysis is presented. In this study, the cumulative effects of small-magnitude random fluctuations of electrical loads are considered as sources of eventual loss of stability, and a security measure is derived to determine the small-disturbance stability limits of the stochastic system. The electric power system models were tested on a 30-bus power system and compared according to the relative effects of load fluctuations on the proposed security measure     

计及风电随机激励的电力系统暂态稳定分析

为了探讨风电随机激励对电力系统暂态稳定的影响,提出一种基于随机微分理论对含风电电力系统进行建模和稳定分析的方法。首先将异步风机机械功率作为随机激励,在暂态过程中利用伊藤型随机微分方程对异步风机的转子运动方程进行建模,将传统的微分代数方程模型扩展成随机微分代数方程模型;然后针对新的模型,通过时域仿真进行求解,分析风电功率随机波动对电力系统暂态过程的影响。算例结果表明:相比于确定性和概率性暂态稳定分析方法,所提方法能够更好地揭示风电不确定性对电力系统暂态稳定性的影响。     

电力系统小干扰稳定分析的最小特征轨迹法

提出了一种基于Nyquist特征轨迹的多输入-多输出系统小干扰稳定分析方法,可以量化原动机-调速器回路及附加励磁控制回路对稳定裕度的贡献。首先通过框图变换得到了一种便于分析的简洁形式的Heffron-Phillips模型,然后根据广义Nyquist曲线和特征轨迹的关系定义了新的稳定裕度。基于前述模型推导了稳定裕度的线性解析表达式,该线性表达式包含了原动机-调速器回路以及附加励磁控制回路,从而能够清晰地看出二者对稳定裕度的影响。除此以外,所提方法还可以作为控制器参数的设置。最后通过多个算例证明了所提方法的准确性和有效性。     

考虑同步机制的双馈风电系统小扰动建模与稳定性分析

对比分析了锁相环同步机制和虚拟同步发电机同步机制下的双馈风电系统小扰动稳定性及动态特性。针对2种同步机制下的双馈风电系统,基于数学方程分别得出相应的小扰动模型,进而利用特征值分析法对系统小扰动稳定性进行研究。在StarSim硬件在环(StarSim-HIL)半实物仿真平台上搭建相关模型,通过仿真对2种同步机制下的双馈风电系统有功支撑等动态特性及小扰动稳定性进行了分析与验证。对2种同步机制的适用性进行总结,指出锁相环型控制虽然动态特性好、响应速度快,但是在弱电网下的小扰动稳定性及有功支撑等方面,虚拟同步发电机控制更有优势。     

计及虚拟惯量与下垂控制的风火耦合系统小扰动稳定分析

风火耦合系统在我国北方电网中普遍存在。为了构建电网友好型风电场,主动频率支撑控制被引入风电功率外环,然而该控制可能会影响耦合系统的稳定特性。已有研究主要关注主动频率支撑控制对火电机组主导的机电振荡特性的影响,对风电机组主导的次同步振荡特性影响的研究不多。基于此,建立考虑主动频率支撑控制的风火耦合系统模型,分析在不同风电渗透率和不同锁相环阻尼系数下主动频率支撑控制对耦合系统中火电机组主导的机电振荡模态以及风电机组中锁相环主导的次同步振荡模态的影响,确定耦合系统中锁相环主导的次同步振荡模态的主要影响因素。为了探究主动频率支撑控制影响锁相环主导的次同步振荡的失稳机理,推导了耦合系统计及主动频率支撑控制时锁相环小扰动等效模型,通过复转矩法分析了主动频率支撑控制对锁相环主导的次同步振荡模态的影响。通过时域仿真验证了主动频率支撑控制参数对耦合系统稳定性的影响。     

电力系统小干扰稳定实时控制

提出小干扰稳定实时控制的概念,即在某种运行方式下,由于某种故障场景的诱因,小干扰稳定的预防控制措施已经失效,低频振荡已经发生时,基于控制措施(切机、切负荷)对运行方式进行调整,以有效抑制和平息振荡。首先比较了小干扰稳定实时控制和紧急控制的不同点,指出故障特征和事件特征的差异决定了小干扰实时控制的特殊性和可行性;小干扰稳定实时控制的核心是在线控制决策的生成,基于模态对运行方式和运行参数灵敏度,对控制措施和控制效果进行量化,以确定最优控制措施,包括控制地点的选择和控制量的确定。最后基于某大规模互联电网,在低阻尼模态已经起振时,通过小干扰稳定实时控制实时增加系统阻尼,有效地抑制了系统振荡模态。     

Study on power system small‐disturbance uncertainty stability considering wind power

In order to study in depth the influence of the uncertainty factors on power system stability and to obtain the probability of instability under different levels, an evaluation method of power system stability based on monomial cubature rules (MCRs) is proposed. In this paper, the wind speed and the matrix spectral radius are considered as the uncertainty parameter and the output response, respectively. The relationship between the wind speed and the matrix spectral radius is found with MCRs to assess power system dynamic stability, and linear regression is used to solve chaotic polynomial coefficients. The comparison of the calculation results of the MCRs and Monte Carlo simulations on the IEEE 30‐bus system indicates that the MCRs require a smaller number of computations and give high accuracy. © 2014 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

光伏接入系统的小干扰稳定灵敏度分析及其应用

针对光伏并网对系统小干扰稳定的影响,提出基于随机响应面法和摄动法的阻尼比灵敏度求取方法.以光伏出力波动的随机激励作为摄动量,通过摄动法求解光伏在不同节点并网的阻尼比灵敏度;根据阻尼比灵敏度的大小筛选最佳的光伏并网节点,通过优化方法确定光伏发电的接入位置和容量,得到光伏发电的最佳接入方式.以New England 10机...     

考虑带泵类负载感应电动机影响的静态电压稳定性分析

为了更准确计及泵类负载机械特性对配电网静态电压稳定的影响,建立了一种将感应电动机T型等效电路与泵类负载机械特性相结合的感应电动机负荷模型。将其用于配电网潮流计算,采用前推回代法求解。进而将其用于连续潮流计算,建立了带泵类负载多台相同感应电动机的等效负荷模型,分析负荷连续增长对配电网静态电压稳定的影响。采用IEEE33节点算例对提出的模型与方法进行仿真验证,并与负荷按恒功率因数增加模型的连续潮流进行了对比。仿真计算验证了所提方法的合理性和有效性,表明采用该模型所得的静态电压稳定裕度要小于采用恒功率因数负荷计算结果,更接近工程实际情况。