基于半张量理论的电力系统稳定域边界逼近:（一）理论基础

电力系统稳定域边界的逼近一直是应用能量函数方法分析电力系统暂态稳定的难点.基于半张量理论,文中给出了逼近电力系统稳定域边界的矩阵方程.通过矩阵运算,可以获得电力系统稳定域边界的高阶逼近表达式.所提出的算法没有对系统进行任何形式的非线性变换,不需要求解系统所有的特征根与特征向量,也无需进行时域积分;算法充分保留了系统的非线性结构,形式简洁.由于该算法完全基于矩阵运算,因此非常适于计算机实现.     

电力系统暂态稳定域近似边界可信域及其扩展

电力系统稳定域边界的逼近一直是应用直接法进行电力系统暂态稳定分析的难点。该文给出一种基于可信域和暂态能量函数的边界近似方法,该方法利用特征不变流形(characteristic invariant manifolds,CIMs)确定的可信域和其边界上故障轨迹相关方向处暂态能量函数常值能量面的并集确定近似边界。采用该方法对WSCC4机11节点标准测试系统稳定域边界进行逼近,并依据近似稳定域边界估计临界清除时间。通过对采用纯多项式近似的边界及与采用纯能量函数近似边界的比较,表明该方法即排除了多项式近似边界收敛域外的不确定性,又在很大程度上克服了传统能量函数近似边界的保守性,提高了直接法分析电力系统暂态稳定的精度。     

基于半张量理论的电力系统稳定域边界逼近:（一）理论基础

电力系统稳定域边界的逼近一直是应用能量函数方法分析电力系统暂态稳定的难点。基于半张量理论，文中给出了逼近电力系统稳定域边界的矩阵方程。通过矩阵运算，可以获得电力系统稳定域边界的高阶逼近表达式。所提出的算法没有对系统进行任何形式的非线性变换，不需要求解系统所有的特征根与特征向量，也无需进行时域积分；算法充分保留了系统的非线性结构，形式简洁。由于该算法完全基于矩阵运算，因此非常适于计算机实现。     

公共直流母线供电的变频调速系统稳定域

针对公共直流母线供电的变频调速系统存在恒功率负荷模型失效及不控整流器电流不可逆的情形,采用逆轨迹法,探讨此类系统在受限状态空间内的暂态稳定域边界结构及逼近方法.与现有研究成果构造简化模型的能量函数近似暂态稳定域的方法相比,避免了由逼近方法所引起稳定域边界近似的保守性,可以精确刻画所考虑模型的真实稳定域边界,对研究此类系...     

考虑暂态电压跌落限制的直接法暂态稳定分析

提出了一种考虑暂态电压跌落限制的直接法,快速求取保证故障后电力系统电压高于限值的故障临界清除时间(CCT).根据带约束动力系统稳定域理论,其受限稳定边界由边界上不稳定平衡点、周期轨和半鞍点的稳定流形以及部分可行域边界构成.半鞍点的稳定流形是系统受限稳定边界的重要部分,并且可以用半鞍点处的等能量面来近似.暂态电压跌落限制可以考虑为对故障后电力系统的一个约束.基于电力系统结构保持模型,寻找到了和故障相关的一个半鞍点,将持续故障轨迹和可行域边界交点的发电机角速度变为0后,就得到一个半鞍点.然后,以该点能量作为临界能量确定CCT,保证故障后系统满足暂态电压跌落约束.采用了迭代方法提高计算精度.仿真结果验证了所提出方法的有效性.     

静态电压稳定域边界的二次近似分析

提出基于隐函数求导法的注入空间静态电压稳定域和实用静态电压稳定域边界的二次近似算法。与现有的电压稳定域边界的线性近似方法相比,该方法能在大范围内更加精确地逼近稳定域边界,并能确定电压稳定域边界的凸凹性。进一步,利用状态变量对于参数变量的二次偏导数,给出线路空间中稳定域边界二次近似的解析表达式,进而得到割集空间中电压稳定域边界二次近似的解析表达式。据此可实现静态电压稳定域的可视化,并可指导电力系统的安全运行。IEEE-9和IEEE-39 节点系统仿真验证了所提出算法的有效性。     

基于稳定域边界二阶逼近的暂态电压稳定分析

电力系统中暂态电压失稳事故时有发生从而引起电力界广泛关注。目前的暂态电压稳定分析方法尚存在不足之处。本文基于非线性动力学的半张量积方法研究电力系统暂态电压稳定问题,以期在电力系统发生大扰动后快速判断故障后系统的电压稳定性,从而有利于及时采取控制措施避免系统崩溃。论文首先建立了暂态电压稳定分析的系统综合模型,主要包括对暂态电压失稳至关重要的发电机、励磁、感应电动机和输电网四个子系统。在此基础上,提出了基于稳定域边界二阶逼近的暂态电压稳定判据;在一个简单系统进行的实例分析表明所提出的暂态电压失稳判据具有速度快、准确度高及易于计算机实现的特点,具有较高的工程实用性,可望有效判断故障后系统的暂态电压稳定性。     

基于稳定域边界理论的暂态稳定指标及其应用

基于故障后电力系统稳定域边界的隐式方程,提出了隐式的暂态稳定指标,并利用稳定域的二次近似方法给出了该暂态稳定指标的一个近似估计.进一步,将所得的暂态稳定指标应用于临界切除时间计算和故障排序,其中临界切除时间由求解暂态稳定指标和切除时间的拟合二次方程得出,故障的严重程度排序由比较该暂态稳定指标直接得出.最后,在IEEE 3机9节点和新英格兰10机39节点系统中进行的仿真结果验证了所提出的暂态稳定指标的准确性.     

基于改进信号能量法估计暂态稳定极限

信号能量法是一种基于时域仿真数据来快速求取电力系统暂态稳定极限的方法。它的基础是认为在给定故障条件下，暂态电压响应的信号能量将随着功率增加而渐近增长，其渐近线对应于暂态稳定极限，从而建立信号能量与传输功率和稳定极限的解析函数关系。另外，对于不同功率水平的暂态仿真数据可以得到该水平下的暂态电压数值信号能量。应用这些数值信号能量和解析信号能量表达式即可对稳定极限做出估计。文中提出了两种新的解析信号能量表达式，即1阶近似法和3阶近似法。在新英格兰系统和四川重庆系统中的应用证实了所提出方法的正确性，并且与原方法比较，所提出的方法适应性更强，更有效。特别是1阶近似法能够保持以较高精度确定系统的暂态稳定极限。     

电力系统暂态稳定分析的能量函数方法

暂态能量函数方法作为一种电力系统在线暂态稳定评定与控制的方法已成为当今电力系统中的一个重要研究领域。本较为全面地介绍了暂态能量函数方法的研究现状与发展趋势，包括函数构造、稳定域的估计方法和在动态安全分析与稳定控制方面的应用，并提出了有待进一研究的问题。     

正规形理论在电力系统稳定性研究中的应用(四)--复杂电力系统的稳定边界研究

正规形理论应用于电力系统的暂态稳定性分析中，可以依据所采用的非线性变换的阶数对电力系统故障后的主导不稳定平衡点上的稳定流形作几阶近似，从而得到某阶近似的电力系统稳定边界的解析式。更进一步地，可以得到系统的极限切除时间。以新英格兰系统为例，推导了四阶近似的局部稳定边界的解析表达，计算了几种故障情况下的极限切除时间，与逐步积分法的比较结果表明采用四阶近似的稳定边界是较精确的。     

非线性系统的多项式近似表示及电力系统应用(Ⅱ)——应用篇

利用半张量积方法对电力系统非线性模型的多项式近似系统进行表达,根据电力系统非线性模型的多项式近似系统的特点,利用多项式近似系统分析原系统平衡点及稳定性.以一个单机无穷大系统及一个三机系统为例进行了测试,验证了利用多项式近似系统研究原系统平衡点及稳定域边界近似方法的有效性.     

基于半张量积稳定域理论的SVC系统稳定性分析

针对某煤矿10kV配电网络亟需分析SVC装置对系统稳定性影响的实际需要。提出了一种基于半张量积稳定域边界理论的SVC系统稳定分析方法。将半张量积稳定域边界理论应用于装设SVC装置的某煤矿10kV配电网络中,根据实际工况对系统进行稳定裕度指标分析,建立可判断系统稳定性的数学模型,并利用Matlab对系统模型进行仿真,得到SVC装置对系统电压稳定性的影响规律。该方案既简化了计算又可以根据稳定指标判断系统的稳定程度,对系统稳定性的判断有很高的参考价值。