基于多运行方式的电力系统故障计算

以节点注入功率和PV节点电压运行曲线构成系统的多运行方式,依据随机变量数字特征的基本性质,推导了故障电压、电流的均值计算公式和协方差的线性化算式。根据线性化概率潮流和完整二阶概率潮流的计算结果,以三相短路故障为例,在1个8机系统的算列上完成了计算分析。     

多运行方式下发电机变量的概率特性计算

实际电力系统运行中,发电机和负荷的功率随时都在变化,发电机中各状态变量（功角、转速等）和代数变量（交轴、直轴的电压和电流等）分布在一定范围内。计算发电机变量的概率特性能使运行人员获得较完备的系统运行信息,是基于多运行方式的概率暂态稳定分析的基础。均值和协方差一定程度上可以描述这些随机变量的概率分布特性。文中以节点注入功率和 PV节点电压运行曲线为基础,假定发电机各变量服从正态分布,依据概率潮流计算和随机变量数字特征的基本性质,推导了发电机变量的均值计算公式和协方差的线性化算式。最后对8机系统进行了计算分析。     

发电机变量概率特性计算及对概率稳定的影响

为获得系统多运行方式下发电机交直轴电压、电流和功角等变量的运行范围,并免去传统确定性方法的重复计算过程,提出了发电机变量概率特性的解析计算方法。依据概率潮流的保留非线性算法和随机变量数字特征的基本性质,推导了保留非线性的发电机变量概率特性的计算模型,并改进了系统受扰动后瞬间节点电压协方差的算式。在一8机系统的算例上计算和分析了保留非线性对发电机变量的均值和方差计算精度的改善效果,在此基础上研究了对短路电压均值和协方差计算的影响。算例结果表明所提算法具有较高的计算精度,对后续计算的准确性也有一定的改善。     

概率潮流分析中节点电流和PV节点无功功率的均值和协方差计算

传统的概率潮流分析通常基于节点功率和节点电压的概率分布特性,在此基础上形成了概率最优潮流、概率负荷分析、概率稳定等。文章以节点注入功率和PV节点电压运行曲线为基础,依据随机变量数字特征的基本性质和概率潮流计算的相关方程,分别采用不同的方法推导了节点电流、PV节点的无功功率及平衡节点功率的均值和协方差计算公式,比较和分析了各种算法的计算精度。理论分析和算例结果表明了这些算法的有效性,算法的精确性依赖于节点电压的均值和协方差的计算精度。     

交直流电力系统概率潮流计算

基于概率理论的解析法,提出了包含直流系统的概率潮流模型。以节点注入功率和PV节点电压运行曲线构成系统的多运行方式,并计及节点注入之间的相关性,对交直流电力系统进行概率潮流计算,获得了节点电压及直流系统变量的均值和协方差。由随机变量数字特征的基本性质和交流系统概率潮流计算的原理,在直角坐标系下推导了不同直流控制方式的交直流概率潮流算式。以整流器定电流控制、逆变器定电压控制为例,在改造后的新英格兰39节点系统上计算了节点电压及换流器各角度的均值和标准差,分析结果表明了所提算法的有效性。     

基于概率潮流的多运行方式下发电机功角的暂态过程分析

传统的稳定计算基于单一运行方式,而系统的运行方 式却由于受到扰动而不断变化,发电机功角及网络节点电 压都将随之变化,有必要定量地考查这些变化的大小关系. 以节点注入功率和包括平衡点在内的PV电压运行曲线为 基础,计算各节点电压和发电机各中间变量的概率特性, 描绘出功角运行曲线.以720种运行方式为样本分别进行 功角暂态过程计算,并求取均值来验证概率算法的精确性. 理论分析和算例结果表明了这些算法的有效性,算法的精 度则依赖于所采用模型的阶数.     

计及发电机运行极限的电压稳定临界点计算

为解决潮流雅可比矩阵在电压稳定临界点的奇异问题,在传统连续潮流PV-PQ转换逻辑的基础上,计及发电机定转子电流约束来表达发电机的无功动态特性。基于电力系统非线性等值泰勒级数,建立了计及发电机定转子电流约束的节点电压和负荷电流的非线性等值模型。在负荷功率因数任意变化的情形下,将节点电压和负荷电流展开为节点电压模的泰勒级数,能够较大范围地直接计算系统极限潮流和临界电压,加快了计算速度,同时也更加接近电力系统实际运行状态。IEEE典型系统的仿真结果,证明了所建模型的正确性和快速性。     

多运行方式下的概率暂态稳定计算

在电力系统暂态稳定计算中,当考虑负荷波动影响时,发电机状态变量具有分布特性。变量的分布特性由其数字特征来描述,例如均值与协方差。利用概率潮流的计算结果确定发电机初始运行状态的分布特性;进而利用小干扰稳定分析中的系统矩阵,系统化表达暂态稳定数值计算中相邻时刻间的变量关系,实现多系统运行方式下的概率暂态稳定分析。所得结果为发电机功角摇摆曲线的分布特性。所述算法在一8机系统上进行了试算。     

几种概率潮流算法的比较与分析

针对一次二阶矩法(FOSMM)和两点估计法(2PEM),并考虑协方差对均值修正的线性化概率潮流和近似二阶概率潮流等算法进行比较和分析.确定了节点注入量相互独立和互相关时的概率潮流计算模型以及算法步骤.在24节点系统上对几种算法进行验证,将所得潮流解与蒙特卡罗模拟(MCS)进行比较,分析各种算法的精确度,并阐明节点注入量互相关性对潮流解的影响.仿真结果表明,考虑协方差对均值修正的近似二阶概率潮流模型所获得的概率潮流解最准确,且节点注入量的互相关性对潮流解的标准差影响较大.     

考虑双馈异步风电机组无功极限的静态电压稳定概率评估

风电机组中双馈异步发电机(DFIG)恒电压运行时具备一定无功调压能力。为了准确评估含DFIG风电机组的电力系统电压稳定性,得到更为精确的临界功率或负荷裕度的统计信息,构建了考虑DFIG风电机组恒电压运行的无功极限的静态电压稳定概率分析模型,并采用蒙特卡罗法结合内点法加以求解。模型中将风电场接入节点作为PV节点,考虑了风机网侧变换器的注入无功功率,分析了风速随机性和相关性对风电机组注入无功功率和系统电压稳定性的影响。IEEE 118和300节点标准系统的计算结果验证了所提模型和方法的有效性。     

单边开放电力市场下的无功电价研究

作者结合无功功率自身特点构建了单边开放电力市场下的无功市场框架:即根据负荷和无功源的分布特点建立区域无功市场,各区域无功市场又由相应的无功电量市场和无功容量市场组成;并提出了该无功市场模式下的发电机无功报价模型和基于报价的以系统总购电费用最小为目标的无功电价计算模型;最后结合一个5节点系统初步分析了发电机有功报价、无功报价以及负荷功率因数对节点无功电价和系统电压水平的影响,得出了一些可供借鉴的结论.     

Evaluation of real power and loss contributions for deregulated environment

This paper proposes a new method to allocate real power and real power loss of individual generators to system loads. Both allocation procedures are conducted independently and it is based on current operating point of the system, computed through AC load flow program. Based on solved load flow results, the method partitions the Y-bus matrix to decompose the current of the load buses as a function of the generators’ current and load voltage. Then it uses the modified admittance matrix to decompose the load voltage dependent terms into components of generator dependent terms. Finally using these two decompositions of current and voltage terms, the real power transfer between loads and generators are obtained. Similarly, by using the same concept, real power loss allocations caused by generators and loads are discussed and cost of real power loss due to generators and loads is carried out in this study. The advantage of the proposed methodology is demonstrated by using a simple 5-bus system and the modified IEEE 24-bus RTS system. The proposed methodology provides better reliability and minimizes the limitations of conventional power flow tracing methods.     

电力系统实时等值及电压稳定性分析

根据实时测量的负荷节点的电压、电流相量,将整个系统等值为一简单的两节点系统,在此基础上进行电压稳定性分析,提出了一种根据定义的节点电压稳定性指标能快速估计节点电压稳定性的方法,并将其扩展到计及负荷静态特性的情况.文章分析了发电机无功功率极限对电压稳定性的影响.通过中国电力科学研究院EPRI-36节点系统算例,验证了该分析方法是一种简单、快速、有效的方法,且可应用于电力系统电压稳定性的实时监控.     

Generalized State Estimation of Flexible AC Power Systems Considering Wind Generators and Primary Frequency Control

This paper proposes a practical approach to incorporate the mathematical models of both fixed-speed and variable-speed wind turbine generators, automatic load frequency controls as well as voltage magnitude and frequency dependent loads into a weighted least squares-based state estimation algorithm suitable for the analysis of flexible alternating current (AC) transmission systems. As opposed to conventional static state estimators, where the inclusion of these electric components has been neglected so far, the proposed approach permits the determination of the steady state operation of a power system in the event of a supply-demand unbalance by estimating the magnitude of the frequency deviation from its nominal value. The state estimation is based on measurements related to those that should be obtained by a supervisory control and data acquisition (SCADA) system and phasor measurement units. For the purpose of this paper, the set of values associated with SCADA measurements (nodal power injections, power flows, and voltage magnitudes) and phasor measurement unit (PMU) measurements (voltage and current phasors) are generated from a power flow analysis of the network under study. Lastly, numerical simulations are reported to demonstrate the effectiveness of the proposed approach.     

An improved fast decoupled power flow model considering static power–frequency characteristic of power systems with large‐scale wind power

Large‐scale wind power (LSWP) integration may cause significant impact on power system frequency, so it is necessary to take frequency regulation issues into account in power system steady‐state operation analysis. An improved fast decoupled power flow model considering static power–frequency characteristic of power systems with LSWP is proposed in this paper. In this scheme, the active power of generators and loads are presented with their static power–frequency characteristics. The slack bus degenerates to the nodal voltage phase angle reference bus of the system, and all the generators with frequency regulation capability participate in unbalanced power regulation. The power flow calculation results can reveal the impact to the system frequency of operation mode change and load variation, and present the output adjustment of the generators. The proposed model can be solved conveniently by the block solving technology based on the fast decoupled power flow algorithm. The scheme presented in this paper has been tested on the IEEE standard 30‐bus test system by simulating basic operation and primary and secondary frequency regulation of the generators, which demonstrated the validity by the method. © 2014 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

计及负荷转供措施的电网设备过载辅助决策

电网设备过载辅助决策是大电网安全稳定综合协调防御系统的重要功能,当电网中当前状态下和预想故障下出现过载问题时在线计算负荷转供措施,减少发电机调整量和卸负荷量,提高过载控制的经济性。采用不同的限值计算电网当前状态和预想故障下设备的过载安全裕度,计算负荷转供措施和有功调整措施的综合性能指标。若投运设备无法解决过载问题,则在此基础上确定解决过载问题的发电机、负荷有功调整措施。采用集群计算技术对调整方案进行交流潮流校核,确定控制代价最小且满足有功调整计算精度要求的调整方案。     

计及发电机励磁调差系数的潮流计算方法分析

研究了发电机励磁调差系数与无功功率的关系,以及计及发电机励磁调差系数的潮流计算模型。该模型摒弃了传统潮流中将发电机节点设为PV节点的假设,而将发电机节点的电压看成随无功功率而变化的变量。以IEEE14、IEEE30、IEEE118节点和某省实际电网等不同规模的电力系统为算例,并与传统潮流对比,结果表明该算法不仅对小规模电力系统具有很好的收敛性,对大规模电力系统也具有良好的收敛性。本文方法可使潮流计算结果更加准确,无功功率在发电机之间的分配更加合理,并且在维持电压稳定、降低系统网损方面具有优越性。     

支路复功率损耗和潮流分量的归属分析

提出了一种发电机对支路复功率损耗和潮流贡献分量的计算方法。基于稳态潮流解,先将所有发电机等值成节点注入电流源,负荷等值成阻抗;然后运用叠加定理,基于节点阻抗矩阵求解电网中各个发电机在支路上引起的电流分量,进而确定各发电机对支路复功率损耗的贡献。在此基础上,将支路复功率潮流分量等效成等值阻抗消耗的功率,推导了发电机对支路复功率潮流贡献分量的新算法,解决了支路复功率损耗和潮流的归属问题。文中方法满足电路定律,没有任何假设或近似,也无需构造无损网络,同时考虑了有功和无功功率之间的耦合影响。仿真结果验证了所提方法的正确性和有效性。