基于系统网损灵敏度的二阶指标研究

阐述了一种估计电压崩溃临近程度的新指标——网损灵敏度指标。在该指标的基础上,提出了新的二阶指标。所提指标物理意义明确,线性度好,计算量小,适于在线应用。实际系统的仿真结果表明,基于网损灵敏度的二阶指标能够为实时负荷裕度监控、事故排序以及控制策略制定提供有效信息。     

考虑降低暂态电压失稳风险的动态无功优化配置方法

为了降低系统动态负荷尤其是电动机负荷比重越来越大带来的电网暂态电压失稳风险,提出了一种考虑降低暂态电压失稳风险的动态无功优化配置方法。综合考虑动态无功补偿装置的安装地点和容量,使得系统暂态电压失稳的风险最小和动态无功补偿的成本最小。该方法首先通过暂态电压失稳风险指标和灵敏度指标确定关键故障集合、动态无功补偿的候选节点,然后将各个动态无功补偿装置的容量作为变量引入烟花优化算法中求解。为了减少优化过程的时间,在优化算法中增加了一个火花筛选的环节。IEEE39节点算例仿真结果表明,该方法与仅考虑动态无功补偿装置地点的优化方法相比,在相同的无功补偿成本下能更好地降低暂态电压失稳风险。     

中长期电压稳定时域仿真软件应用评估

大规模电力系统的中长期电压失稳是一个缓慢的过程,其发生和变化与系统中慢速元件的动态行为紧密相关,研究电网中长期电压稳定问题需要选择能够反映其动态过程的仿真软件。选择PSS/E、PSD-FDS、Eurostag、PSASP和DSATools 5种仿真软件,通过仿真实验、程序参数、应用案例的对比分析,在原理算法、计算规模、元件模型、接口界面和实际应用等方面评估了各软件中长期时域仿真的特点、功能和适用范围,结果表明,PSD-FDS拥有更适合中国电力系统的模型库和数据格式,在实际系统中应用也更广泛,较其他软件更适用于中长期电压稳定研究。     

感应电动机暂态电压失稳的定量分析

用时域仿真重现了感应电动机负荷引起的暂态电压失稳现象，进一步改进了感应电动机暂态电压稳定的判据，以便尽早地中止仿真过程；还提出了暂态电压稳定裕度的概念和定义，直接求取与暂态电压稳定相应的故障临界切除时间，以及与给定故障切除时间相应的极限动态负荷。算法的有效性和强壮性华中系统、浙江系统和新英格兰系统中得到了验证。     

改进粒子群优化算法在电力系统多目标无功优化中应用

采用自适应聚焦粒子群优化(AFPSO)算法对电力系统进行无功优化.以最优控制原理为基础,引入静态电压稳定性指标,建立了综合考虑系统有功网损最小、电压水平最好以及静态电压稳定裕度最大的多目标无功优化模型,并采用模糊集理论将此多目标优化问题转化为单目标优化问题.通过最小化各目标的隶属度最大值(指标差的隶属度值大),从而只提升差的指标,使系统整体性能提高.同时,采用罚函数的形式处理负荷节点电压和无功发电功率2个状态变量不等式约束.在IEEE 57节点系统上进行测试,通过仿真测试及不同算法优化结果的对比,表明AFPSO算法在实现系统经济运行的同时也增强了电网的电压稳定,同时证明了AFPSO算法的有效性和优越性.     

一种防止电压失稳的切负荷控制方法

从电力网络2节点等值模型及电压不稳定指标出发研究防止电压失稳的切负荷控制方案。利用节点等值模型计算电压不稳定指标对负荷的灵敏度;综合考虑负荷节点控制能力及有效性来选择切负荷地点;并以保持电压稳定裕度为目标来计算切负荷量;最后基于此构建了集中式优化切负荷控制系统方案,与电压不稳定监视功能相配合,制定合理的控制措施,防止电压失稳。基于典型系统的仿真结果表明该方案能有效地阻止系统电压持续恶化,维持系统电压稳定裕度及电压水平。所提算法简单,有很好的适应性。     

动态电压振荡型失稳边界分析与算法研究

提出了全参数空间下的最近动态电压振荡型失稳边界的计算方法。在每次迭代中,采用逐步增长负荷的迭代方式找到振荡型失稳边界,求取失稳边界的超平面法向量。将该法向量作为新的负荷增长方式寻找下一步失稳边界,最终找到系统发生电压振荡型失稳的最近边界及其对应的最危险负荷增长方向。相对于摄动方法而言,该方法将各种因素对于电压稳定域的影响考虑在内,且不需要求取控制参数的海森矩阵,具有计算速度快、精度高的特点。选取系统有功负荷作为控制参数,研究了负荷的不同增长方式对系统振荡失稳边界的影响,并根据超平面的法向量求解出系统发生振荡型失稳的最近边界以及所对应的最危险的负荷增长方向。提出2类电压稳定指标,所提指标有助于综合评估系统动态电压稳定裕度。采用3节点和IEEE 14节点仿真系统对算法的有效性进行了验证。     

基于广域信息的电压稳定在线评估与无功电压协调控制方法

为提升系统全局电压稳定性,保证电网安全运行,亟需研究电网电压水平实时监测和系统无功电压动态控制方法。本文采用一种基于广域量测信息且兼具良好准确性与线性度的静态电压稳定指标,并结合综合隶属度函数法建立了综合考虑系统电压稳定裕度及系统网损的多目标最优潮流模型。该模型可对电压稳定裕度较低区域相关支路的电压稳定指标分配更高的优化优先级,以实现有效提升系统全局电压稳定性的目的。同时根据系统的不同运行工况确定目标函数权重系数的取值,以实现对系统运行经济性和电压稳定性重要程度的区分。采用IEEE 14节点系统和IEEE 57节点系统,应用Matlab编程验证了本文提出的无功电压控制模型及控制策略的合理性和有效性。     

计及分区动态无功储备的无功电压控制模型与方法

当前电网无功电压自动控制算法未能很好地提高系统电压稳定性。以电压控制分区动态无功储备作为系统电压稳定性的量度,提出一种无功电压控制优化模型。通过计算各分区关键节点的电压-无功曲线得到无功源的有效无功储备,以故障下无功源出力的最大变化量作为各分区最小无功储备,将分区动态无功储备作为目标函数和约束条件加入优化模型中,以达到在保证电压稳定裕度的同时减少系统有功网损和实现电压控制的目的。IEEE 118节点系统的仿真结果和在某实际电网自动电压控制系统中的应用表明,所提出的模型与方法是有效的。     

电压稳定在线监控的简化L指标及其灵敏度分析方法

提出了一种可应用于大规模电网电压稳定在线监测快速计算的简化L指标及其L-Q灵敏度分析新方法。针对实际电网的特点,以局部电压稳定指标(L指标)为基础,推导出负荷节点简化L指标。在此基础上,给出了简化L指标的全微分方程,借助全微分方程分析系统参数变化对电压稳定的影响;定义了电力系统L-Q灵敏度,定量分析了网络中负荷节点间的电压稳定相互影响关系,研究了不同电压失稳模式所涉及的区域划分,并就L-Q的物理意义进行了全面分析;比较了L-Q灵敏度分析方法与V-Q灵敏度分析方法的异同,给出了L-Q灵敏度分析方法的具体计算步骤。最后,将所提出的方法应用于New England 39节点、IEEE 118节点和IEEE 300节点系统中,算例仿真结果证明了所述方法的可行性和有效性。     

基于模糊逻辑的电力系统电压崩溃警报系统

文中建立了一个既考虑静态传输能力极限又考虑动态负荷特性的电压崩溃警报系统,给出不同级别的警报,指出电压崩溃将有可能发生。警报级别越高,电压崩溃发生的可能性越大。系统故障和负荷缓慢增长都可引发电压崩溃,文中针对后者。该系统通过模糊逻辑实现,擅长处理不确定性和非线性问题。考虑了引起电压崩溃的2个主要因素:传输能力极限和负荷动态特性,前者由线路稳定因子LQP表示,后者由dQ/dt和dP/dt指示。经模糊系统得到动态电压稳定指数(DVSI),并划分成不同的警报级别,即电压稳定水平VSL。其可行性和有效性由IEEE 39节点系统验证,动态负荷为电动机。     

基于小波分析的动态电压稳定判据

对发生在到达传输能力极限之前的动态电压崩溃事件,尚缺乏很好的方法进行检测。针对这一问题,提出对负荷点的电压及基于同步相量测量计算的动态雅可比逆矩阵电压/无功灵敏度进行小波变换。由于小波变换在检测信号突变方面优势明显,可以迅速筛选电压崩溃过程中的异常变化量,因此可以使用这种方法监测母线状态达到检测电压崩溃的目的。该方法的有效性在包含异步电动机的IEEE 39母线系统的仿真中得到了验证。     

KOHONEN NEURAL NETWORK CLASSIFIER FOR VOLTAGE COLLAPSE MARGIN ESTIMATION

ABSTRACT

Owing to frequent black-outs world wide, voltage collapse has received much attention in the electric utilities industry. This paper presents an artificial neural network based method for on-line voltage collapse margin estimation. Homotopy Continuation based Newton-Raphson method is used to drive system operating point to knee of nose curve. The distance of operating point from critical point, measured in terms of system loading may be regarded as margin to voltage collapse. This paper utilizes Kohonen classifier to estimate margin so that computational efforts are reduced compared to conventional methods. Also there is ample of saving in training time compared to error back propagation for parameter estimation. Kohonen neural network classifier transforms input patterns into neurons on the 2-dimensional grid. Power system conditions are assigned to neurons on the grid based on self-organized feature mapping. Finally these neurons are allocated voltage collapse margins corresponding to their system conditions representation. The effectiveness of the proposed technique is tested on sample systems.     

电力系统微分代数模型的奇异性和暂态电压稳定

将电力系统微分代数模型的奇异性与暂态电压稳定相联系,用动态负荷模型逼近静态负荷模型,以消除原微分代数方程模型中的奇异性。在2机单负荷3节点系统和新英格兰39节点系统中构造算例,证实了系统在原奇异点附近具有暂态电压崩溃的特征,从而微分代数方程的奇异性可以作为暂态电压崩溃的一种机理解释。此外,还研究了动态负荷模型时间常数、负荷功率和负荷成分对暂态电压稳定性的影响。研究结果表明具有恒功率或恒电流负荷特性且负荷响应较快的系统在重载下易发生电压崩溃。上述结论对研究暂态电压稳定的机理、电压稳定和功角稳定的关系、电力系统微分代数方程模型的理论和仿真分析具有一定的参考价值。     

Verification and expansion of a method of transient analysis of voltage collapse based on the induction motor load model

Voltage instability is now under intensive study in Japan, and some dynamic methods for analyzing voltage collapse have already been presented. However, the suitability of load models used in the methods and the generality of the results have not been verified. In this paper, useful voltage collapse data acquired in real power systems are presented. The measured data are compared with the result of dynamic digital simulation to verify the suitability of an induction motor load model. In the latter half of this paper, dynamic simulations of voltage collapse with consideration of generator dynamics are carried out. An interconnected power model system with 10 nodes is analyzed. The generality of basic characteristics concerning voltage collapse which have already been obtained without considering generator dynamics is verified by such simulations.     

电力系统电压稳定性研究综述

对国内、外电压稳定性的研究现状进行了概述,特别介绍了电压失稳现象的根本原因,形成机理,系统动态模型及负荷建模等方面的最新研究成果,还介绍了电压稳定性破坏的防范措施。     

基于广域测量的系统电压崩溃点预测

许多文章对电力系统电压崩溃问题进行了研究，其中潮流分析的方法是最常见的，大都是以Q—V曲线为基础。近些年，越来越多的人认识到电力系统电压稳定问题是一个动态问题，而电压崩溃点是可以提前预知的。随着GPS(全球定位系统)和PMU(向量测量单元)的进一步应用，广域测量技术应用范围越来越广，其用在电力系统电压崩溃点的预测也将成为必然。本文以广域测量技术为辅助手段，根据功率边缘的概念，使用电压崩溃预洲器来预洲系统中电压崩溃点的位置。     

电力系统短期电压不稳定的分析与抑制

现代电力系统面临着越来越高的短期电压不稳定风险,快速电压崩溃和延迟电压恢复是两种典型的短期电压不稳定现象。介绍了短期电压不稳定的有关概念,讨论了短期电压稳定性分析的模型要求和抑制短期电压不稳定的动态无功补偿问题,并结合算例系统对相关问题进行了时域仿真分析。     

一种模拟负荷动态恢复特性的连续潮流模型

电力系统电压稳定监视与控制需要准确模拟负荷的电压响应特性。负荷在故障后的动态恢复特性是中长期电压失稳或电压崩溃的直接原因。该文提出一种模拟负荷动态恢复特性的连续潮流模型,将负荷功率的时域恢复特性等效转化为负荷静态电压模型中系数的连续变化。文中分别给出ZIP多项式和幂函数2种负荷模型的系数参数化方法,并推导和给出稳定临界点的灵敏度计算公式。负荷恢复型连续潮流可作为一种新的电压失稳故障识别方法。应用该模型在IEEE118节点系统,结果表明负荷恢复型连续潮流可模拟故障后负荷功率的动态恢复过程,识别失稳故障并给出可供预防控制用的灵敏度信息。     

考虑电压稳定约束的无功规划研究综述

随着电力市场进程的加快,系统运行不断逼近极限,电压稳定已成为影响系统安全的焦点问题,而合理的无功规划对保持系统电压稳定具有重要意义。首先解释了考虑电压稳定约束的无功规划基本概念,接着对目前基于静态和动态电压稳定约束的无功规划模型和求解方法进行总结与评述,提出了该领域需要深入研究的五个关键问题,强调了考虑安全性和经济性的无功规划是当前该领域的发展趋势,最后指出了建立基于动态电压稳定裕度的无功规划模型是避免系统电压崩溃的关键。