电力系统电压稳定性及其研究现状(二)

在第一部分介绍电压稳定定义、分类及分析方法的基础上,针对负荷对电压稳定研究的重要作用,介绍了常用的静态和动态负荷模型,并分析了负荷特性对电压稳定的影响。给出了电力系统电压失稳的几种典型场景,如中长期电压失稳、电压崩溃、电压升高失稳等。可通过无功补偿、变压器分接头紧急控制、发电计划重新安排、切负荷等措施进行电压稳定控制。指出需进一步研究的问题:电压稳定机理;发电机对电压稳定的作用;考虑电能质量要求的电压稳定性;电压稳定与功角稳定的关系;电压稳定性的定量指标;考虑负荷的静态和动态模型;直流输电对电压稳定的影响。     

基于局部曲线拟合的电压失稳预防控制算法

为了快速获得预想失稳故障下的电压稳定预防控制方案,提出了一种基于局部曲线拟合的电压失稳预防控制算法。在深入研究电压稳定鞍结分岔点特性的基础上,利用局部曲线拟合方程式推导了一种无需分岔点处雅可比矩阵零特征值所对应左特征向量即可快速计算负荷裕度灵敏度的方法。根据所求得的灵敏度建立失稳故障的预防控制模型,给出了预防电压失稳的控制方案。对IEEE-57节点系统的仿真结果表明,所提方法能够快速、准确地计算系统负荷裕度灵敏度,并且能够有效地将系统运行点拉回电压稳定安全域。     

一种计算最小负荷裕度的实用方法

最小负荷裕度能量度从当前运行点到电压失稳点的最恶劣的一种演化,为电压稳定预警提供更多信息。文中提出一种计算最小负荷裕度的实用方法。结合控制中心实际,得到一种负荷模式以及模式波动的表示形式,从而建立实用的连续潮流模型和求取最小负荷裕度的优化模型,推导了负荷裕度对于负荷模式的灵敏度,并采用序列线性规划法来快速、有效地求解最小负荷裕度。给出的期望负荷裕度和最小负荷裕度为电压稳定预警提供更丰富的规则信息。新英格兰10机39节点系统的仿真算例验证了所述方法的有效性。     

静态电压稳定分析的故障筛选和排序方法

提出一种新的故障筛选和排序方法。首先,定义一种负荷裕度阈值,用连续潮流法计算此裕度下的潮流工况,在此工况下,利用最优乘子法依次求解所有的开断潮流,将有解的大部分开断作为安全故障筛选掉,少量无解的则为不安全故障。然后,在基态下利用最优乘子法依次求解不安全故障的开断潮流。有解则为危险故障,并用连续潮流法求解负荷裕度,按裕度给出排序;无解则为失稳故障,结合最小二乘潮流解失配量中隐含的校正控制灵敏度信息,使用序列线性规划法给出使潮流恢复有解的最小切负荷代价,据此代价来排序失稳故障。新英格兰10机39节点系统的仿真结果验证了所提出的方法能快速、可靠、全面地实现电压稳定的故障筛选和排序。     

用于静态稳定预防控制的新灵敏度分析法

在研究多重复杂故障对于系统静态非线性影响的连续潮流模型和工具的基础上,提出了一种新的用于电力系统静态稳定预防控制的灵敏度分析方法。一些严重的多重复杂故障会造成电力系统立即失去静态稳定。这些失稳故障都有一个对应于故障参数空间的虚拟的静态稳定临界点。文中提出了一种新的评价失稳故障严重程度的故障失稳裕度指标,并提出了基于这一指标的灵敏度分析方法,给出了各种控制对于故障参数的灵敏度。同时给出了一种基于控制灵敏度和控制类型优先级的预防控制策略。通过一个3000节点的实际系统的计算表明,文中所提出的灵敏度方法是有效的,适合于大型实际系统的静态稳定预防控制。     

综合考虑静态负荷特性和风力发电特性的静态电压稳定分析

计及静态负荷特性和风力发电特性的电压稳定问题是现代电力系统研究的焦点和难点问题,其关键在于负荷模型、风速及风机模型的复杂性.本文利用基于连续潮流的静态电压稳定分析方法,对比研究了恒功率负荷模型和多项式负荷模型下的静态电压稳定差异,推导了普通异步风力发电机连续潮流模型.文中以New England 39节点系统进行了仿真分析,结果表明,负荷模型的差异可以影响到仿真系统的静态稳定过程,采用更切合实际的负荷模型对于精确分析含风电场的电力系统静态电压稳定性具有重要意义.     

重庆电网多种负荷模型对系统稳定性影响机理

负荷特性是电压失稳过程中最活跃、最关键的因素,对于电压稳定研究具有重要意义。通过典型故障后电压恢复特性比较分析,研究了负荷特性和组成比例对系统故障后电压恢复特性的影响;通过计算典型故障极限切除时间,分析了负荷特性和组成比例对重庆电网系统稳定性的影响。经过计算可以得到,针对重庆电网的异步电动机负荷比静态负荷模型更有利于系统电压稳定。     

负荷模型对交直流混合输电系统稳定的影响

为了研究负荷模型对交直流系统动态稳定的影响,利用电力系统仿真软件BPA对WSCC36节点输电系统进行了动态仿真,比较了不同的直流控制方式下目前电网分析中经常使用的几种负荷模型对暂态稳定的影响.仿真结果表明:负荷特性对交直流混合输电系统的动态稳定有明显的影响,受端使用考虑配网支路的综合模型最容易造成功角失稳和电压失稳,恒阻抗静态模型最有利于功角稳定和电压稳定.由于不同模型的仿真结果差别较大,并且不存在对所有故障都保守的负荷模型.因此采用最反映实际情况的负荷模型才能有效保证仿真结果的可信度.     

综合灵敏度和静态电压稳定裕度的直流受端交流系统电压薄弱区域评估方法

提出综合无功-电压灵敏度与静态电压稳定裕度的直流受端交流系统电压薄弱区域评估方法,并在灵敏度及静态电压稳定计算中计及了负荷静态电压特性。以计及负荷静态电压特性的交直流电力系统潮流方程为基础,计算交流节点电压相对于直流落点无功功率的灵敏度;基于连续潮流法,计算计及负荷静态电压特性的直流受端交流系统静态电压稳定裕度,综合这2个指标识别电压薄弱区域。并进一步地比较了不同ZIP负荷占比、不同直流控制方式对直流落点近区交流系统电压薄弱区域评估的影响。     

静态负荷模型参数的动态修正法

提出了一种静态负荷模型参数的动态修正方法，根据负荷电压变化实时修正负荷模型参数。基于忽略频率特性的传统静态负荷模型，在系统电压额定值附近对电压求偏导数，根据系统电压连续变化调节电压特征系数，经泰勒系数展开并略去二次及高次项，化简得到修正后的有功和无功电压特征系数。应用动态修正法进行仿真，并与恒定参数进行扰动响应比较，结果表明，使用动态修正法所得静态负荷模型能更好地反映负荷和电压的实际特性。     

Multi-objective optimal reactive power flow including voltage security and demand profile classification

This paper proposes a method to optimize reactive power flow (ORPF) with regard to multiple objectives while maintaining system voltage security across a time-domain. Compromise programming is employed in the ORPF formulation, which is designed to minimize both losses and payment for the reactive power service in the framework of the UK daily balancing market. In coordination with ORPF, continuation power flow (CPF) is applied to evaluate and maintain the voltage security margin of the system. Prior to the optimisation procedure, the related control parameters can be grouped with the aid of a load classification method in order to simplify the control actions. During the optimisation, through the application of both ORPF and CPF, multi-objective optimisation can be achieved with voltage security at an acceptable level. The Ward and Hale 6-bus system and a 60-bus UK test system are presented to illustrate the application of the proposed modeling framework.     

一种线路极限传输容量的在线计算方法

提出了一种电力系统在线极限传输容量的计算模型和实用化算法。这一模型基于发电计划和短期负荷预测来定义负荷发电增长方向，全面地考虑了系统在一个预想故障集下的暂态稳定约束、静态稳定约束、电压和支路潮流等静态运行约束。文中采用了一种考虑暂态稳定约束的连续潮流算法来求解，在充分利用连续潮流可以有效地计及静态稳定和安全约束的同时，采用快速时域仿真技术来处理暂态稳定约束。对一个300节点的实际系统和50个故障组成的故障集的应用表明，文中所提模型和算法是有效实用的。     

基于动态潮流方程的连续潮流模型与方法

连续潮流法(continuation power flow,CPF)是静态电压稳定分析的一个基本工具。针对常规连续潮流法在处理不平衡功率上的不足,建立基于动态潮流方程的连续潮流模型,称之为动态连续潮流模型(dynamic continuation power flow,DCPF)。作为一种系统化的方法,DCPF合理地分配了系统不平衡功率,解决了常规连续潮流计算结果依赖于平衡节点选择的问题,提高了电压稳定评估的精度。IEEE-39节点和实际省级电网的算例结果表明:动态连续潮流模型计算结果不依赖于平衡节点的选择,计算速度可满足在线运行的需要。     

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。     

电压稳定分析的潮流算法研究

研究了一种新型的用于电压稳定分析的潮流算法,它可充分考虑电力系统各种类型元件的模型,将常规潮流方程与动态元件的状态方程联立求解,同时解出系统中各个节点的电压、相角以及各种动态元件内部的状态变量。它考虑了系统中各种极限情况,消除了对于PV,PQ及平衡节点等的假设,使计算结果更加接近于系统的实际运行情况。采用上述潮流模型的连续潮流算法,对一个试验系统进行了电压稳定临界点的计算,并与常规潮流算法进行了比较。     

连续潮流及其在电力系统静态稳定分析中的应用

对连续潮流问题及其在电力系统静态稳定性分析中的应用进行了全面的综述。从连续潮流用于系统静态稳定性分析的理论基础、连续潮流的模型分类、连续潮流的算法分类和连续潮流的用途等方面分别进行了评述。对于连续潮流的其他相关发展,如快速解耦法连续潮流问题、双参数稳定边界连续潮流问题、连续最优潮流问题及其考虑一些动态元件的静态特性的连续潮流模型做了介绍。随着电力系统静态稳定评估和控制功能的在线应用,连续潮流技术必将成为能量管理系统中一个基本的计算引擎。     

基于功率增长优化模式的交直流电网可用输电能力计算

针对交直流混合电网输电能力计算这一问题,建立包含多端直流系统的交直流电网可用输电能力（available transfer capability,ATC）的计算模型,提出一种主从迭代连续潮流算法,针对常规连续潮流算法中节点功率的恒功率因数增长模式,提出采用模态分析技术从考虑静态电压稳定的角度,找出一种对特定区域间ATC影响最大的负荷增长方式;发电机出力调整采用经济调度模式,实现了考虑静态电压稳定约束、兼顾安全性与经济性的ATC计算。将直流系统灵活的控制及调整策略以安全合理性原则融入迭代过程中。改进的IEEE30节点系统算例表明：所采用的节点注入功率优化模式及主从迭代连续潮流法能计算交直流电网的考虑静态电压稳定约束的安全经济的ATC,还能指出对系统ATC影响大的关键节点。     

黑启动过程中的负荷恢复

研究了黑启动中的负荷恢复与系统并网问题,将基于直角坐标的最优乘子牛顿潮流法与灵敏度技术相结合,采用连续线性规划法对负荷恢复阶段出现的N-1潮流不可行和状态越限问题建立了恢复控制的模型和算法。然后建立了负荷恢复阶段仿真各子系统频率变化过程的模型和算法,针对子系统的并网问题建立了基于连续线性规划的并网压差发电调度算法,有效地解决了并网电压差优化控制问题。用标准测试系统和实际电网的数值仿真试验证明了模型和算法的有效性。