特征值对运行方式灵敏度的计算

由一般微分代数方程组所描述的动态系统推导出其特征值对参量灵敏度的计算公式,从而对电力系统提出了一种新型灵敏度的概念。不同于以往特征值对设备参数的灵敏度,这种灵敏度反映的是特征值对于系统运行方式变化时的变化率。说明了该灵敏度的原理和计算方法。对５０机的西北系统的分析表明,这类灵敏度将会有广阔的应用前景。     

考虑参数化特征值灵敏度的含风电电力系统VSM计算

风电场接入对电力系统的电压稳定裕度( Voltage Stability Margin,VSM)有一定的影响.通常使用的VSM计算方法是连续潮流法,但是该方法有一定的乐观性,即系统达到电压稳定极限点之前往往已出现振荡或不稳定,因而提出了一种考虑参数化特征值灵敏度的方法计算VSM.该方法在延拓潮流空间中,将负荷参数作为系统状态矩阵的自变量,在各个负荷水平下计算系统特征值及特征值对负荷参数的灵敏度,通过参数化的特征值灵敏度找到特征值随负荷水平的变化规律,以此考察系统在电压崩溃点之前是否出现振荡或不稳定的情况,从而修正系统VSM.对改进的IEEE - 14节点算例进行仿真计算,显示考虑参数化特征值灵敏度的电压稳定裕度计算方法能得到较准确的VSM,该算法对系统安全稳定分析计算及系统规划设计有一定参考.     

基于混合特征值灵敏度的广域PSS设计

为抑制互联电力系统的低频振荡,提出了基于混合特征值灵敏度的广域PSS设计方法。介绍了混合特征值灵敏度的概念,然后根据模式—机组的关联特性,采用反馈信号机组和控制机组相分离的设计思想,提出采用混合特征值灵敏度的幅值指标选取控制机组,根据模态等值选取广域反馈信号,最后根据特征值灵敏度的相角指标对两层式结构的广域PSS进行参数设计。IEEE39测试系统上的仿真结果表明,基于模式—机组关联特性的灵敏度指标设计的广域PSS能够有效抑制电力系统的区间低频振荡,提高互联系统的传输容量,提高系统的小信号稳定性。     

风电系统振荡模式对DFIG-PSS传递函数的灵敏度分析

在双馈感应风电机组(DFIG)上装设电力系统稳定器(PSS),有助于抑制电网低频振荡。建立含DFIG-PSS传递函数的风电系统状态方程,提出振荡模式对DFIG-PSS传递函数灵敏度的解析表达。考虑传递函数非线性,提出将特征值增量引入传递函数增量并迭代运算以提高传递函数灵敏度精度。为抑制振荡模式,利用传递函数灵敏度优化DFIG-PSS参数。结果表明:相比特征值对控制参数的灵敏度,对传递函数灵敏度可更准确分析模式变化;引入特征值增量减小了传递函数灵敏度的误差;基于传递函数灵敏度优化的DFIG-PSS能有效抑制低频振荡。     

特征值灵敏度方法及其在电力系统小干扰稳定分析中的应用

随着电力系统的发展,特别是大区互联电网的出现和扩大,小干扰稳定性问题日益突出。为了满足小干扰稳定性分析的要求,介绍了3种特征值灵敏度——特征值对元件参数、传递函数和运行参数的灵敏度计算方法,并分析了其在电力系统小干扰稳定中的应用。这3种特征值灵敏度能够弥补现有分析方法的不足,有效地指导某些装置或系统的参数设计与选址,以及调整系统的运行方式,以改善小干扰稳定性,抑制低频振荡的发生。基于灵敏度的发电重新调度法,通过合理分配系统发电机出力,使事故下受小干扰稳定约束的电力传输最大化,是小干扰稳定问题的有效解决途径之一。因此在现有的小干扰稳定分析程序中增加特征值灵敏度的快速计算功能是十分必要和迫切的。     

小干扰稳定中特征值对运行参数的灵敏度

特征值灵敏度分析已广泛应用于对电力系统中控制元件的选址和控制系统的参数设计,特征值灵敏度已成为电力系统小干扰稳定控制设计时一个不可缺少的重要工具。但是,绝大多数文献都只是分析系统中各个闭环控制及其参数对小于扰稳定性的影响,而一般系统参数（诸如运行参数）的作用却没有引起足够的重视。因此,推导了电力系统小于扰稳定性分析中特征值对运行参数（包括节点注人功率和PV节点电压）的灵敏度,并将其应用于新英格兰10机系统来评价系统参数在电力系统小于扰稳定性中的作用。     

双馈风电机组附加控制对轴系振荡影响的评估方法

为消除绝对特征值灵敏度指标中参数量纲的影响,同时计及风速的概率分布特性对特征值灵敏度排序的影响,提出了一种累积相对特征值灵敏度(CRES)指标及其计算方法,并基于该指标定量评估了双馈风电机组附加控制(有功功率调制、虚拟惯性控制、下降控制、无功功率调制和机端电压控制)对机组本身轴系振荡阻尼的影响。CRES本质上是相对特征值灵敏度的加权和。通过引入相对特征值灵敏度消除了参数量纲的影响;在此基础上,按照转子运行状态将风速划分为若干区间,以平均风速作为该区间的典型风速,以风速落入该区间的概率作为该区间典型风速下计算所得相对特征值灵敏度的权重。时域仿真结果表明:基于CRES指标能有效地确定不同类型附加控制中影响轴系振荡阻尼的关键参数,通过对关键参数的重新整定可显著减小附加控制器对轴系振荡的不利影响和降低其对传动轴系统的转矩冲击。     

双馈风电机组参数及运行状态的小干扰稳定性分析

为了提高大规模风电并网的稳定性以及风电机组对电网的适应能力,有必要研究风电机组参数及运行状态对其自身小干扰稳定性的影响。考虑风电机组运行特点,建立含风力机传动链、变桨系统和发电机的双馈风电机组小信号分析模型。基于模态分析方法,通过计算特征值和参与因子获得相应的模态;分析风力机传动链机械参数、发电机电气参数和机组运行状态对特征值的影响程度。引入参数灵敏度的概念,研究不同运行状态下特征值对不同参数的灵敏度。结果表明,机械参数对轴系模态的振荡频率影响较大,电气参数对系统模态的阻尼影响较大;系统的主导模态会随机组运行状态的改变而变化,且相同特征值对同一参数的灵敏度存在较大不同。     

电力系统共振模式下传统特征值灵敏度分析失效问题

特征值灵敏度在电力系统小干扰稳定性分析和控制器设计中应用广泛.基于特征值摄动理论,指出在共振模式和接近共振模式下,传统的特征值1阶、2阶灵敏度计算公式与摄动表达式均可能失效.针对这一问题,提出了一种特征值关于系统参数变化的快速重分析算法,从而可以有效分析系统参数小范围变化时共振模式和接近共振模式特征值的变化情况.IEEE 9节点系统和 IEEE 39节点系统的分析结果验证了该算法的有效性     

采用特征值灵敏度分析法的区域振荡临界线路选取方法

通过在临界线路上加装补偿装置来控制线路有功功率,可以抑制系统功率振荡,其有效性取决于最佳线路的选择.以特征值灵敏度分析方法为基础,提出了一种利用阻尼灵敏度指标选取临界线路的方法,通过计算特征值相对于线路参数的灵敏度,得到线路参数在区域振荡模式下阻尼灵敏度指标;然后通过阻尼灵敏度指标来选取区域振荡中的临界线路,并利用阻尼灵敏度指标评价系统线路参数对电力系统小干扰稳定性的影响.最后,通过新英格兰16机系统算例分析证明了该方法的正确性和有效性.     

励磁系统模型和参数对低频振荡特征值的灵敏度分析

研究了国内广泛使用的4类发电机励磁系统模型与电力系统分析综合程序(PSASP)中自带模型的关系;基于小干扰动态稳定理论,把典型的几类励磁系统模型和单机无穷大系统Phillips-Heffron模型相结合,推导了带有完整的励磁系统参数,并可直接用于电力系统低频振荡分析的详细Phillips-Heffron模型.结合特征值对参数的灵敏度和特征值对矩阵元素的灵敏度,推导了低频振荡模式的阻尼对励磁系统参数的阻尼灵敏度,并进一步采用阻尼灵敏度的分析方法,分析归纳出励磁系统不同的模型和参数对电力系统低频振荡的影响,并将其推广到多机系统.仿真结果表明,不同的励磁系统参数对低频振荡的阻尼灵敏度大小不同,以调压器并联反馈环节的放大系数和时间常数影响最大,对于没有励磁机环节的励磁模型,以串联校正环节的放大倍数的阻尼灵敏度最大.     

用特征值灵敏度法分析系统参数对小干扰稳定性的影响

电力系统小干扰分析中,特征值对参数的灵敏度定量地提供了参数影响的程度和趋势。该文以某电网的典型运行方式为基础,根据特征值对任意运行参数(如PQ节点功率、PV节点电压)和网络参数(如线路阻抗、变压器分接头)的灵敏度,分析了各个系统参数对电网小干扰稳定性的影响。依据分析结果,可以通过调整系统参数来改善系统的小干扰稳定性。     

不需雅可比左特征向量的负荷裕度灵敏度新算法

电力系统静态电压稳定裕度灵敏度是电压稳定分析与控制的关键技术之一。目前广泛采用的负荷裕度灵敏度计算方法依赖于鞍结分岔点雅可比零特征值左特征向量。鞍结分岔点雅可比零特征值左特征向量需要计算2(n?1)个线性方程。如果控制变量个数较少,计算效率较低。提出了一种不需要鞍结分岔点雅可比零特征值左特征向量的负荷裕度灵敏度计算方法。在灵敏度自适应引导求取负荷裕度的最后一步,利用局部曲线拟合及相关高阶灵敏度技术,对弱节点分析得到了负荷裕度与控制参数的灵敏度。多个IEEE测试系统和湖南电网的数值计算结果表明,所提方法有效且实用。     

用特征值灵敏度法分析系统参数对小干扰稳定性的影响

电力系统小干扰分析中,特征值对参数的灵敏度定量地提供了参数影响的程度和趋势.该文以某电网的典型运行方式为基础,根据特征值对任意运行参数(如PQ节点功率、PV节点电压)和网络参数(如线路阻抗、变压器分接头)的灵敏度,分析了各个系统参数对电网小干扰稳定性的影响.依据分析结果,可以通过调整系统参数来改善系统的小干扰稳定性.     

考虑DFIG桨距角参数优化的小干扰稳定约束最优潮流模型

现有小干扰稳定约束最优潮流(SC-OPF)一般选择同步发电机(SG)有功出力作为控制参数,当某些危险特征值受SG出力影响较小时,电网稳定水平改善效果有限。基于双馈感应发电机(DFIG)详细模型,推导风电系统危险特征值对控制参数灵敏度的解析表达,利用特征值灵敏度调节控制参数,从而改进现有SCOPF算法;同时优化SG有功出力和DFIG桨距角参数,以调整各自主导特征值。仿真结果表明,所提优化模型能够同时改善电网阻尼比和稳定裕度,并且减小经济损失。     

基于特征值灵敏度的负荷模型对系统阻尼影响的分析方法

低频振荡对电力系统影响危害极大,负荷是电力系统的重要组成部分,因此分析负荷模型对系统阻尼的影响具有重要意义。提出了运用特征值灵敏度分析负荷模型对于系统阻尼影响的方法:基于系统特征值对于模型参数的灵敏度解析式,推导出阻尼比和振荡频率对模型参数的灵敏度解析式。此方法避开了运用阻尼转矩法分析多机系统阻尼这一难题,并可把负荷模型对系统阻尼的影响定位在具体的参数上,解决了负荷模型如何影响系统阻尼这一问题。通过分析2区域4机算例系统中综合负荷模型对系统阻尼的影响,验证了所提方法的有效性。     

电力系统串联谐波谐振的特性分析与灵敏度计算

分析电力系统谐波背景下模态分析与谐波谐振关联的机理,根据回路阻抗矩阵,绘制矩阵特征值频谱和串联谐波谐振下的关键模态导纳。根据串联谐振及谐波激励的自身特点,提出使用虚拟支路对系统拓扑结构进行修正处理,对网络进行谐波谐振模态分析,将模态分析结果与系统导纳频谱扫描结果进行比较,验证谐波谐振频率计算方法的可行性和准确性。定义灵敏度矩阵,通过基本回路矩阵确定系统元件与回路阻抗矩阵元素间的关联性,推导关键模态下特征值对各网络元件电气参数的灵敏度,通过标准化处理,提高了各支路元件灵敏度的可比性。对IEEE30母线系统进行仿真分析,得出串联谐振对元件的灵敏度影响程度和串联谐振的定位及传播范围。     

电力系统特征值控制

根据特征值灵敏度来控制特征值使电力系统动态行为变为稳定或趋于更加稳定的领域的方法 叫特征值控制，它一方面给出系统振荡模与控制参数间的定量关系，因而可提供最佳运行参 数，另一方面提出了电力系统稳定与经济运行协调控制的可能性。     

大系统特定模式动态降阶方法的误差分析

将大规模电力系统动态降阶方法误差分析扩展到特征根灵敏度,针对特定模式动态降阶的具体模型,结合左右特征向量,推导了降阶后特征值灵敏度的解析表达式,并将由于复特征根所引起的降阶模型复数表达转化为利于编程实现的实数表达形式,以减少数值计算误差.根据所得算式实现了降阶后的特征值灵敏度计算.通过与降阶前特征值灵敏度值的比较,分析了由降阶所引入的灵敏度计算误差.在一23机257阶算例系统上,比较分析了同一振荡模式在不同降阶规模下的计算误差,为实际应用中降阶规模的选取提供参考.     

基于灵敏度分析的电力系统稳定器参数优化

推导了电力系统稳定器(PSS)参数灵敏度指标的计算过程,并在小干扰稳定分析软件SSAP中实现了2种灵敏度计算功能,即振荡模式特征值及其阻尼比对PSS参数灵敏度的计算功能,以及控制器等效交流增益不变约束下的振荡模式特征值及其阻尼比对控制器补偿相位的灵敏度的计算功能,可以对低频振荡阻尼进行优化(或约束优化)。以红海湾电厂600 MW机组为例,通过PSS参数的灵敏度分析对低频振荡阻尼进行约束优化,特征值分析与现场抗扰动试验的实测录波结果相吻合,验证了SSAP灵敏度分析理论与计算的准确性及其在工程中的指导作用。