雅可比矩阵特征结构规律与二次电压控制的分区

通过潮流方程雅可比矩阵的特征结构规律分析,发现雅可比矩阵最小特征值对应特征向量与无功分布有密切关系,进而可以作为二次电压控制中区域划分的依据。通过简单系统分析说明上述规律的同时,针对39节点系统,在依据节点电气距离分区方法的基础上,进一步研究了无功分布与最小特征值对应特征向量间关系,以及与依据电气距离区域划分结果的关系,发现它们的一致性,且能揭示清楚的物理概念,表明雅可比矩阵特征结构规律与二次电压控制的分区间的有机联系。     

雅可比矩阵特征结构规律与二次电压控制的分区

通过潮流方程雅可比矩阵的特征结构规律分析,发现雅可比矩阵最小特征值对应特征向量与无功分布有密切关系,进而可以作为二次电压控制中区域划分的依据.通过简单系统分析说明上述规律的同时,针对39节点系统,在依据节点电气距离分区方法的基础上,进一步研究了无功分布与最小特征值对应特征向量间关系,以及与依据电气距离区域划分结果的关系,发现它们的一致性,且能揭示清楚的物理概念,表明雅可比矩阵特征结构规律与二次电压控制的分区间的有机联系.     

特征结构分析法对风电系统静态电压稳定的研究

以特征结构分析法为理论基础,对包含风电场（基于恒速恒频机组构成）的电力系统的静态电压稳定问题进行研究。通过对相关比、参与因子和潮流雅可比矩阵、收缩有功和无功雅可比矩阵最小模特征值的分析．揭示电压和角度不稳定的机理和失稳模态,并提供相关节点的参与程度和系统的稳定裕度信息。仿真结果表明：基于恒速恒频机组构成的风电场及其附近节点具有较强的无功-电压参与程度．是系统电压失稳的关键区域。在IEEE10机39节点电力系统中加入基于恒速恒频机组的风电场并网的简化模型进行仿真研究,采用连续潮流算法对系统平衡解流形进行追踪,对鞍结分岔点的计算采用分岔理论中的直接算法。工具软件采用MATLAB7．04．     

电力系统电压安全灵敏度的分析方法研究

针对目前的电力系统薄弱节点识别方法普遍存在难以适应互联大电网电压稳定计算和分析的问题,提出一种基于当前状态下的电压安全灵敏度分析方法。利用雅可比矩阵数学模型建立了评价节点薄弱程度的指标,对补偿前后的节点系统电压偏移量进行比较分析,依据薄弱节点的排序来确定系统的无功补偿方案。以IEEE14节点系统为例进行电压安全灵敏度计算分析,结果表明,所提出的薄弱节点指标能有效提取系统的薄弱节点,在薄弱节点进行无功补偿时系统电压幅值提高最大。     

基于单调系统理论的光伏并网系统暂态电压稳定性分析

随着新能源机组大量并网，现代电力系统电压稳定问题日益突出，亟需有效的电压稳定分析方法。基于单调系统理论，对光伏并网的电力系统电压稳定性进行了分析。通过模块化求导方法，证明了电力系统暂态电势子系统的雅可比矩阵符号特性满足互联单调系统条件，进而基于互联单调系统小增益定理对电力系统暂态电势子系统进行稳定性分析，并采用增益函数雅可比矩阵谱半径作为系统平衡点渐近稳定性的判据。借助特殊矩阵论，量化分析了部分电网参数对增益函数雅可比矩阵谱半径的影响，以此作为变流器控制参数设置的理论依据。在10机39节点系统中对上述结论进行了验证。仿真算例结果表明运行在单位功率因数下的跟网型变流器会增加谱半径对同步发电机参数的灵敏度，并导致系统鲁棒性变差；构网型变流器的无功功率-电压下垂系数的增加和出口电抗的减小能够增强系统的电压稳定性。     

基于降阶雅可比矩阵的并网风电场局部静态电压支撑能力评估

提出一种基于降阶雅可比矩阵的并网风电场无功/电压支撑能力评估方法。该方法选择研究区域内的部分节点为注入节点,通过雅可比矩阵降阶的方法消去系统中的其他节点,得到仅包含研究区域节点的部分节点降阶雅可比矩阵,进而求得接入点电压关于本地无功功率和风电场无功功率变化的灵敏度,并得出风电场对接入局部区域的电压支撑能力指标。同时,通过相关灵敏度的比较还可以选择风电场接入电网的无功补偿点和确定无功补偿容量。实际系统算例结果表明该方法是准确可行的,并具有良好的适应性。     

特征结构分析法对风电系统静态电压稳定的研究

以特征结构分析法为理论基础,对包含风电场(基于恒速恒频机组构成)的电力系统的静态电压稳定问题进行研究.通过对相关比、参与因子和潮流雅可比矩阵、收缩有功和无功雅可比矩阵最小模特征值的分析,揭示电压和角度不稳定的机理和失稳模态,并提供相关节点的参与程度和系统的稳定裕度信息.仿真结果表明:基于恒速恒频机组构成的风电场及其附近节点具有较强的无功-电压参与程度,是系统电压失稳的关键区域.在IEEE10机39节点电力系统中加入基于恒速恒频机组的风电场并网的简化模型进行仿真研究,采用连续潮流算法对系统平衡解流形进行追踪,对鞍结分岔点的计算采用分岔理论中的直接算法,工具软件采用MATLAB7.04.     

基于潮流断面修正的含风电电网无功-电压分区方法

在风电接入的背景下,为了获得相对稳定同时满足风电波动时电压控制要求的合理分区,在牛顿-拉夫逊法中雅可比矩阵的基础上,采用逐次递归方法得到系统的全维灵敏度矩阵,通过建立全维空间电气距离矩阵反映系统所有节点间电气耦合关系的强弱;采用基于各潮流状态下风电概率模型和各节点电压值的电气距离矩阵修正系数,建立表征风电波动导致系统潮流状态动态变化的量化关系式,以修正后的各潮流状态下电气距离矩阵之和为分区依据,采用凝聚层次聚类方法进行全网分区;利用主成分分析法对修正后的电气距离矩阵进行降维,快速准确地得到系统分区数,以区域耦合度和区域无功平衡度2个指标对分区质量进行量化评估。对改进的IEEE 39和IEEE 118节点系统进行仿真,仿真结果表明所提分区方法能够有效地满足风电接入下获得稳定电网分区的要求,保证系统的安全、稳定运行。     

基于无功电压分区的电压越限解决方案

提出了一种分区处理电压越限的解决方案。传统的无功电压分区往往需经过多次分区及调整过程,文中通过牛顿拉夫逊潮流计算得到灵敏度矩阵,将PV节点和平衡节点加入由灵敏度矩阵形成的电气距离矩阵中,利用SAS(Statistical Analysis System)聚类分析只需一次聚类求取初始分区结果,再按照每个分区含有无功源的原则对分区结果进行优化调整。针对节点无功电压调节灵敏度不同的特点,提出了由电气距离矩阵确定电容器最佳配置地点和系统发生电压越限时无功调节设备的动作次序的方案,将系统有功网损和电压合格率作为目标函数来确定无功设备的最优动作值。通过IEEE30算例系统表明分区处理电压越限可以减少无功设备的动作次数和加快越限节点电压的恢复,验证了该方法的有效性。     

基于无功／电压控制的电网优化分区方法

电网合适的区域划分有利于无功功率的就地平衡和控制节点电压,因此需对电网进行分区。基于区域无功与电压关系,以无功电源节点为初始节点,应用最大-最小电气距离法合并相邻节点形成初始分区。根据得到的初始分区,再次应用最大-最小电气距离法合并或解裂各初始分区以致最终得到合理分区。应用所提分区方法进行分区,可保证各区域内无功电源节点对负荷节点有较强的电压控制能力,以及无功电源节点与由其进行补偿的负荷节点之间均有较强的电气耦合性,这符合无功功率宜就地平衡的原则。通过IEEE 30节点系统验证了本方法的可行性、合理性和正确性。     

光伏渗透率对电力系统静态电压稳定性影响研究

由于新能源电源无功调节范围小于传统同步电源,在新能源大量替代同步电源后,会导致系统静态电压稳定性下降。该文以光伏为例,探讨了光伏渗透率与接入点对并网系统静态电压稳定性的影响。通过建立光伏渗透率与接入点无功储备的关系式和单机单负荷系统静态电压稳定性与光伏渗透率的解析表达式分析了静态电压稳定性机理,提出采用无功支撑系数和电压–有功灵敏度两个量化指标表征接入点对静态电压稳定性的影响程度。所提出的无功支撑系数反映了不同接入点给系统有效无功储备带来的不同影响程度及渗透率升高对静态电压稳定的影响;而所提有功–电压灵敏度则反映了渗透率升高对静态电压稳定的影响。对3机9节点系统和10机39节点系统的仿真分析验证了在单个光伏接入和多个光伏接入场景下,采用无功支撑系数和电压–有功灵敏度均可正确表征在不同接入点下,系统薄弱点静态电压稳定性随渗透率的变化趋势。与传统指标相比,该文所提出的指标考虑了光伏场站实际的无功调节能力,能够更加凸显渗透率升高时,接入节点无功支撑能力的变化。     

基于无功/电压控制的电网优化分区方法

电网合适的区域划分有利于无功功率的就地平衡和控制节点电压,因此需对电网进行分区.基于区域无功与电压关系,以无功电源节点为初始节点,应用最大-最小电气距离法合并相邻节点形成初始分区.根据得到的初始分区,再次应用最大-最小电气距离法合并或解裂各初始分区以致最终得到合理分区.应用所提分区方法进行分区,可保证各区域内无功电源节点对负荷节点有较强的电压控制能力,以及无功电源节点与由其进行补偿的负荷节点之间均有较强的电气耦合性,这符合无功功率宜就地平衡的原则.通过IEEE 30节点系统验证了本方法的可行性、合理性和正确性.     

基于分布式光伏集群协同优化的配电网电压控制策略

随着分布式光伏在配电网中渗透率的增加,负荷与光伏出力波动等原因引起的配电网电压越限问题日益凸出。为此,提出一种基于分布式光伏集群协同优化的配电网电压控制策略。首先,通过电气距离模块度指标对配网进行集群划分;然后,通过无功电压灵敏度矩阵选取各集群的主导节点,并利用集群电压偏差度判定各集群电压状态。危险集群的光伏逆变器采用就地控制模式调压;安全集群的光伏逆变器采用可变功率控制模式。利用集群之间无功电压的灵敏度,将安全集群与危险集群进行协同配合,从而使整个配电网电压运行在安全域内。最后,根据某实际配电网41节点系统的算例证明,基于光伏集群协同优化的配电网电压控制策略,比统一下垂控制和统一功率优化控制的效果更佳,能够有效提升配电网电压质量。     

电压稳定分析中降阶潮流雅可比矩阵的研究

基于降阶潮流雅可比矩阵的V-Q灵敏度、模态分析等静态分析方法在分析电压稳定方面得到了广泛应用,但降阶雅可比矩阵涉及到系统潮流雅可比矩阵的子矩阵Pq可逆的问题,针对此问题,该文首先结合数学矩阵理论及电力系统的实际情况就矩阵Pq是可逆矩阵给出明确的证明,为基于降阶雅可比矩阵的应用提供理论支持。最后以新英格兰39节点系统作为算例,通过分析计算矩阵Pq的行列式、模最小特征值及条件数来验证矩阵Pq的可逆性,为电压稳定分析提供理论基础。     

基于ZM综合负荷模型地区电网静态电压稳定分析

提出一种适用于地区电网静态电压稳定分析计算的改进奇异值分解法.该方法在形成雅可比矩阵时,考虑了ZM综合负荷模型的稳态特性对电压稳定的影响,通过对扩展雅可比矩阵进行奇异值分析,得到弱稳定节点和静稳裕度.通过算例仿真验证了该方法的有效性和合理性,算例结果表明考虑动态设备的稳态特性后的分析结果更能反映电网的真实状态,从而有利于电压稳定控制决策.     

基于向量相似度的无功电压分区方法的研究

以电力网络无功电压灵敏度为基础,提出基于向量相似度理论的无功电压分区新方法。首先,在分区前,利用广义Tellegen定理计算出网络中每个节点相对于其他节点的无功电压灵敏度,并形成电压无功灵敏度矩阵;其次,利用向量相似度数学方法计算灵敏度矩阵各列的相似度,由此定义了新的电气距离,形成电气距离矩阵;最后,建立模糊相似矩阵,利用模糊聚类理论划分电压控制区域。IEEE-30系统和IEEE-118系统仿真结果表明所提分区方法的准确性和合理性。     

基于预估/校正技术的改进奇异值指标

潮流雅可比矩阵最小奇异值可用来评估系统电压稳定裕度。但这种方法受到发电机无功出力越限的影响,给出的结果不够精确。该文致力于改进这一裕度指标,为此提出了利用预估/校正技术的算法来快速找到系统中电压崩溃点之前发电机无功越限信息,并利用这些信息修正潮流雅可比矩阵,使得其阶数不再受到发电机无功越限的影响,从而改进了最小奇异值裕度指标的线性性。给出了一个IEEE-14节点网络算例并得到预期结果。最后给出了结论,即利用预估/校正技术有效地克服了最小奇异值指标的阶跃性,提高了潮流雅可比矩阵最小奇异值作为裕度指标的可靠性。     

用奇异值分解法对二级电压控制效果的分析

选取系统潮流雅可比矩阵的最小奇异值作为电力系统稳定裕度的相对量度,利用奇异值分解 法分析与评价二级电压控制对电力系统稳定性的影响。对两机系统在负荷微增、接 地短路故障以及重负荷微小扰动下分别进行了时域仿真,结果表明,二级电压控制通过重新 配置区域无功,使系统结构得到一定改善,增大了潮流雅可比矩阵的最小奇异值,也即增加 了系统的稳定裕度,从而提高了系统的稳定性。因此,二级电压控制是延缓电力系统电压崩 溃的有效手段。     

基于预估/校正技术的改进奇异值指标

潮流雅可比矩阵最小奇异值可用来评估系统电压稳定裕度.但这种方法受到发电机无功出力越限的影响,给出的结果不够精确.该文致力于改进这一裕度指标,为此提出了利用预估/校正技术的算法来快速找到系统中电压崩溃点之前发电机无功越限信息,并利用这些信息修正潮流雅可比矩阵,使得其阶数不再受到发电机无功越限的影响,从而改进了最小奇异值裕度指标的线性性.给出了一个IEEE-14节点网络算例并得到预期结果.最后给出了结论,即利用预估/校正技术有效地克服了最小奇异值指标的阶跃性,提高了潮流雅可比矩阵最小奇异值作为裕度指标的可靠性.     

基于免疫-中心点聚类算法的无功电压控制分区

针对传统分区方法电气距离定义的缺点,提出一种新的电气距离即空间电气距离.依据系统中各节点之间无功电压变化关系,将系统各节点映射到一个多维空间中,节点之间的空间距离便是其电气距离,依据此距离将各节点进行归类,从而把无功电压控制分区问题转化为数学上的空间聚类问题.针对无功电压控制分区的特点并借鉴聚类算法,提出免疫-中心点聚类的无功电压控制分区算法并将其运用于IEEE 118节点系统,对分区结果进行分析并与其他算法结果比较,验证所提出的算法的准确性和可行性.