多运行方式下概率特征根灵敏度分析与PSS鲁棒设计

采用概率法对电力系统稳定器（PSS）进行鲁棒设计,包括PSS定位与参数调节。本研究的目的是提高电力系统在多运行方式下的小干扰稳定。在多运行方式下,系统特征根将以一定的概率分布在某些区间内,正态假定下的均值、方差可用来描述这种分布特性。传统的特征根灵敏度分析方法扩展为概率特征根灵敏度分析,包括求解特征根均值和方差的灵敏度,建立概率灵敏度指标,用于对鲁棒的PSS进行选址和参数调节。并构建基于概率特征根的目标函数,采用拟牛顿法对PSS参数进行最优协调,在8机－24节点算例系统上验证所研究方法的有效性。     

多运行方式下PSS参数优化算法的收敛特性改善

为改善用于多机系统多运行方式下的电力系统稳定器(PSS)参数优化的非线性规划方法的收敛特性,对目标函数进行了修改,使得优化问题中所计及的特征根同时包括了所有不满足要求和部分满足要求的特征根的实部和阻尼比,并给这些特征根乘上依据稳定程度确定的权重系数.在8机系统算例上,详细讨论了在特征根范围取不同值,权重系数采用反函数、线性函数等几种表达方式时用拟牛顿法求解优化问题的收敛特性,总结出了权重系数的取值规律和较好的特征根取值范围.结果表明,改进后的方法可有效改善迭代过程的收敛特性.     

相位补偿法设计双频段PSS

为了同时提高本地振荡模式和区域振荡模式的阻尼特性,设计了一种双频段结构的电力系统稳定器.基于发电机六阶模型,把加速功率分解为PSS贡献的功率分量和不计PSS影响的分量,依据加速功率在复平面上的位置,确定了PSS的有效补偿相位区间.按照区域振荡和本地振荡模式的相位补偿要求,设计和分析了双频段PSS的结构.在一个八机系统下验证了所确定的补偿相位区间;配备双频段PSS后,机电振荡模式的阻尼特性提高较大.     

基于概率特征根分析的电力系统稳定器参数设计

多运行方式下的系统特征根将以一定的概率分布在某些区间内。正态假定下的均值、方差可用来描述这种分布特性。当使用电力系统稳定器（PSS）改善系统阻尼时,主要应考虑PSS对临界特征根的均值、方差的影响。文中将传统的特征根灵敏度分析方法扩展为对特征根均值的灵敏度和方差的灵敏度。由此进行的PSS选址和参数设计,将使PSS具有多运行方式下的整体合理性。     

利用单神经元模型改善概率PSS的阻尼特性

在电力系统稳定器(PSS)设计中,用概率方法可以考虑更多的系统运行方式。为了进一步改善PSS的鲁棒性,将单神经元模型引入PSS设计中,形成附加控制单元,附加控制参数可以随运行方式而变化。为确定参数变化方程,在一8机系统上进行了大量的试算和分析,考虑了不同配置方案,包括附加控制单元的数量和地址,本地和远方控制信号等。与固定参数的概率PSS性能相比较,引入单神经元模型后,各方案的阻尼特性均有不同程度的改善,临界阻尼比最大改善量达40%。     

多频段PSS结构设计和参数协调

为了在提高PSS对振荡模式选择性的同时,改善传统多频段电力系统稳定器(PSS)结构复杂、频段数固定的问题,提出了一种新型的功率输入型多频段PSS,并对PSS的结构进行了频率特性分析.在系统多运行方式下,使用概率灵敏度分析法进行分析,确定PSS的频段个数;进而根据该PSS参数设计方法,利用非线性规划技术对参数进行协调优化.在-8机系统内进行了验证,表明该PSS可以根据具体需要确定补偿频段数,既可作为单频段PSS仅提高某一个模式的阻尼比,也可作为多频段PSS同时兼顾多个振荡模式.     

PSS4B型电力系统稳定器参数整定

PSS4B是一种新型的多频段电力系统稳定器,因能同时抑制多个振荡模式且设置更加灵活而具有广泛的应用前景,但PSS4B参数整定相对复杂,目前相关的研究还比较少。按实际应用要求,在系统多运行方式下,用相位补偿法整定超前滞后环节的时间常数,用根轨迹法确定增益;在概率特征根分析的基础上,部分计及PSS相互间的影响,使用概率灵敏度分析法进行分析。由此进行的PSS4B参数整定,将使PSS4B在多运行方式下充分发挥优势。在一8机24节点系统上进行分析,结果表明安装的6台PSS4B均能提供对关注的振荡模式的有效阻尼,具有较强的适应性和通用性。     

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。     

基于阻尼灵敏度指标的PSS参数优化

针对区域互联网系统中 PSS 安装数量不断增多、参数优化困难的问题,提出一种基于灵敏度指标的 PSS 参数优化的方法.采用局部优化代替全局优化策略,以特征值灵敏度分析方法为基础,通过阻尼比灵敏度指标来选取每个机电模式下的强相关参数,采用自适应遗传算法 (AGA) 对选取出来的 PSS 参数进行局部优化,从而减小计算量,增加计算速度,避免出现维数灾问题.通过新英格兰系统的算例分析,表明该方法可有效地达到全局优化的相似作用,满足系统安全稳定运行的要求.     

基于阻尼灵敏度指标的PSS参数优化

针对区域互联网系统中PSS安装数量不断增多、参数优化困难的问题,提出一种基于灵敏度指标的PSS参数优化的方法。采用局部优化代替全局优化策略,以特征值灵敏度分析方法为基础,通过阻尼比灵敏度指标来选取每个机电模式下的强相关参数,采用自适应遗传算法（AGA）对选取出来的PSS参数进行局部优化,从而减小计算量,增加计算速度,避免出现维数灾问题。通过新英格兰系统的算例分析,表明该方法可有效地达到全局优化的相似作用,满足系统安全稳定运行的要求。     

Robust PSS design by probabilistic eigenvalue sensitivity analysis

When a wide range of system operation is taken into account for power system dynamic studies, probabilistic eigenvalue analysis efficiently provides the statistical distributions of concerned eigenvalues. Under the assumption of normal distribution, each eigenvalue can be described by its expectation and variance. To enhance system damping under multi-operating conditions by power system stabilizers (PSSs), effects of PSSs on both eigenvalue expectation and variance should be investigated. In this paper, the conventional eigenvalue sensitivity analysis has been extended to probabilistic environment. Eigenvalue sensitivities for both expectation and variance are determined to form two types of probabilistic sensitivity indices (PSIs). Robust PSS locations are selected by one type of PSI, PSS parameters are tuned by the probabilistic sensitivity analysis using another type of PSI.     

计及FACTS装置的概率特征根分析

概率特征根分析计及了较宽范围的系统运行方式变化,利用柔性交流输电系统FACTS(Flexible AC Transmission System)装置上的附加控制器可以改善系统的动态特性,将现有的概率特征根分析扩展到包含FACTS功能模块。以并联型静态无功补偿器SVC(Static Var Compensator)和串联型可控串联补偿器TCSC(Thyristor-Controlled Series Capacitor)为例,在原有概率特征根模型的基础上,依据具体的元件模型和控制器表达,确定了形成系统状态空间方程时的相应线性化表达式;详细讨论了功能增加后系统状态方程矩阵的形成;通过补充相关的灵敏度计算,完成了计及FACTS装置的电力系统多运行方式下的小干扰稳定性分析。最后,在一个八机系统上进行了试算。在选定的附加控制器参数下,比较了增加SVC前后的系统主导特征根的变化,考察了附加控制器增益变化对临界特征根的影响。     

基于特征值分析法的PSS最佳安装地点的确定

介绍了电力系统低频振荡的特征值分析方法,并采用特征值分析法所得出的结果--参与因子来选择最佳的电力系统稳定器(PSS)安装地点,以提高弱振荡模式的阻尼.采用发电机的转子角速度对弱振荡模式的参与因子作为指标,选择最佳的PSS安装地点.通过对一个较大规模的电力系统进行实例分析,说明在采用此方法所确定的最佳安装地点上安装PSS,可对相应振荡模式的阻尼起到很好的改善作用.     

基于特征值分析法的PSS最佳安装地点的确定

介绍了电力系统低频振荡的特征值分析方法 ,并采用特征值分析法所得出的结果———参与因子来选择最佳的电力系统稳定器 (PSS)安装地点 ,以提高弱振荡模式的阻尼。采用发电机的转子角速度对弱振荡模式的参与因子作为指标 ,选择最佳的PSS安装地点。通过对一个较大规模的电力系统进行实例分析 ,说明在采用此方法所确定的最佳安装地点上安装PSS ,可对相应振荡模式的阻尼起到很好的改善作用     

基于解析法的概率暂态稳定扰动后初值计算

根据一段时间内负荷和发电机的运行曲线,采用解析法计算和分析了在电力系统受到扰动后瞬间节点电压和电流的均值和协方差,完成了解析法概率暂态稳定分析的初值计算。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,计及了节点注入之间的相关性,在发电机变量的概率特性计算基础上,推导了扰动后节点电压、电流的均值和协方差的线性化算式。为便于协方差的计算,由电力系统的运行特点提出了变阻抗负荷模型,对其余的各种负荷和发电机模型也提出了相应的解决方法。根据线性化和完整二阶2种概率潮流的计算结果,以三相短路故障为例,在一8机系统的算例上完成了计算分析。结果表明,短路电压均值的计算精度较高,短路电压协方差的误差较大。     

Probabilistic constrained load flow based on sensitivity analysis

This paper presents a method for network constrained setting of power system control variables based on probabilistic load flow analysis. The method determines operating constraint violations for a whole planning period together with the probability of each violation. An iterative algorithm is subsequently employed providing adjustments of the control variables based on sensitivity analysis of the constrained variables with respect to the control variables. The method is applied to the IEEE 14 busbar system and to a realistic model of the Hellenic interconnected power system indicating its suitability for short-term operational planning applications     

Refinement of conventional PSS design in multimachine system bymodal analysis

The design of the lead/lag network in a conventional power system stabilizer (PSS) is intended to provide the correct compensation in order to obtain an electrical torque component in phase with the speed variation. It is shown that, for a multimachine system, the conventional design analysis and synthesis tend to oversimplify the system representation and hence the interaction effects. A more rigorous approach that considers four torque (or power) components instead of the conventional single component is discussed. Using a modal analysis, the significance of these other components is revealed, the more comprehensive treatment using a generalized multimachine representation is justified and a reliable means for optimizing the PSS parameters is presented     

Power-system stabilizer (PSS) design by probabilistic sensitivity indexes (PSIs)

A probabilistic power system stabilizer (PSS) design considering multioperating conditions is proposed in this paper. Under the assumption of normal distribution, the conventional eigenvalue sensitivity analysis is extended to a probabilistic environment by describing the statistical nature of eigenvalues as expectations and variances. Two probabilistic indexes derived from the sensitivities of eigenvalue expectations and variances are introduced to the PSS site and parameter selection. The robustness of the system can be guaranteed because wide range of the load variation has been taken into account in probabilistic representation. The effectiveness of the proposed PSS is demonstrated on a 3-machine system by probabilistic eigenvalue analysis and transient response simulation.     

多频段PSS结构设计和参数协调

为了在提高PSS对振荡模式选择性的同时,改善传统多频段电力系统稳定器（PSS）结构复杂、频段数固定的问题,提出了一种新型的功率输入型多频段PSS,并对PSS的结构进行了频率特性分析。在系统多运行方式下,使用概率灵敏度分析法进行分析,确定PSS的频段个数;进而根据该PSS参数设计方法,利用非线性规划技术对参数进行协调优化。在一8机系统内进行了验证,表明该PSS可以根据具体需要确定补偿频段数,既可作为单频段PSS仅提高某一个模式的阻尼比,也可作为多频段PSS同时兼顾多个振荡模式。