电力系统负荷节点在线电压稳定指标研究

利用同步相量测量单元(phasor measurement unit,PMU)测得任意(非PV)节点及其相邻母线的电压、线路潮流等实时数据,建立一种新的网络等值模型。同时,基于该模型提出了综合考虑负荷节点有功功率和无功功率的在线电压稳定指标;提出在线电压稳定有功功率指标和在线电压稳定无功功率指标分别用作表征负荷节点的有功功率裕度和无功功率裕度,作为对节点(系统)在线电压稳定指标的补充。如果负荷节点在线电压稳定指标值接近临界值1,则表明系统临近电压崩溃。EPRI-36节点仿真分析表明该方法可有效判断系统电压稳定性,适用于在线电压稳定监测和预估。与其他指标的对比结果体现了本文模型和指标的合理性与优越性。最后通过对山东电网500 k V主网负荷节点电压稳定裕度评估简要说明本文所提方法的可行性。     

基于同步相量测量的电力系统在线电压稳定指标

广域测量系统的迅速发展和广泛应用为大电网电压稳定性的在线监测奠定了基础。在某一时间断面上将系统中的一条支路看作一个单负荷无穷大系统，在此基础上研究了一种基于量测数据的在线电压稳定指标。利用同步测量的母线电压相量、支路潮流等电气量，经过简单的在线计算，得到被监测支路的电压稳定指标。将系统所有支路电压稳定指标的最大值作为该系统的电压稳定指标，所对应的支路为最弱支路。系统电压稳定指标与临界值之间的距离反映了系统的电压稳定裕度。如果系统电压稳定指标趋近1，则表明系统临近电压崩溃点。在EPRI-36节点系统上的仿真结果验证了该指标的有效性，及将该指标用于电力系统的在线电压稳定监测的可行性。     

广域测量系统下基于PMU的在线电压稳定指标

针对系统电压稳定课题,提出了一种在线电压稳定监测指标。该指标采用精确的线路模型,考虑了线路分布电容的充电作用,不受无功功率流向不确定性的影响。该指标算法形式非常简单,便于微机实现。通过IEEE标准算例进行验证,结果分析表明它比其它指标有更好的指示效果。将该指标结合PMU的实时同步数据,可以实现广域测量系统在线电压稳定监测,为电压稳定控制提供更加准确的信息。     

基于潮流雅可比行列式的静态电压稳定分析

静态电压稳定分析是电力系统稳定性分析的重要组成部分。根据潮流雅可比矩阵在静态电压稳定临界点处的奇异性,采用使潮流雅可比行列式等于零的方式描述该特性,基于此进行静态电压稳定分析。构造可直接求解静态电压稳定临界点的方程,提出一种统一求解算法,进而针对统一求解需多次计算潮流雅可比行列式的不足,结合牛顿-拉夫逊法、正割法和二分法提出一种分解求解算法。然后,利用潮流雅可比行列式,并结合线路负载率和故障率,提出可用于关键线路辨识的静态电压稳定指标。在算例部分通过不同规模电力系统将所提静态电压稳定临界点计算方法与现有方法对比分析,总结不同方法的特点和适用场景,并利用所提静态电压稳定指标分析IEEE 39节点系统的关键线路,验证所提指标的合理性。     

基于实测广域测量轨迹的在线电压稳定分析方法研究

随着电力系统的广域互联并考虑电力市场背景下的互联经济性,系统运行越来越接近其稳定边界,因此对于电压稳定的在线实时分析提出了更高的要求.基于广域测量系统（wide-area measurement system,WAMS）实测数据提出了一种在线电压稳定监测指标.该指标基于π型等值模型推导,考虑了线路分布电容的影响,更接近实际电网的特性,同时算法形式简单,便于微机实现.通过EPRI-36算例进行验证,结果分析表明：该指标利用WAMS的实时同步数据,可以实现广域测量系统在线电压稳定监测,为电压稳定控制提供更加明确的参考信息,保证电力系统的安全稳定运行.     

基于广域量测的电压稳定在线监测方法

利用电压稳定在线监测系统进行在线预警,是电压稳定在线监控系统的重要组成部分。该文根据单电源简单传输系统模型,提出一种在线监测静态电压稳定性的负荷裕度指标,它可准确地反映节点的负荷裕度,能给出运行点是否位于系统PV曲线上半支或下半支的信息。对多机系统中的负荷节点及联络节点构造单电源功率传输等值系统,等值电源的电压幅值能基本保持恒定;利用广域量测系统,测量计算单电源功率传输等值系统参数及负荷裕度指标。在改进的IEEE 50机测试系统上仿真表明,提出的电压稳定在线监测方法能很好地反映负荷裕度,捕捉到电压稳定薄弱母线。     

计及感应电动机负荷的静态电压稳定性分析

该文建立计及感应电动机机电暂态过程的单负荷无穷大系统的小干扰电压稳定分析数学模型，分析了感应电动机负荷参数变化对小干扰电压稳定性的影响。以简单系统为例，说明了基于潮流模型的静态电压稳定指标的共同物理本质，文中通过不同感应电动机负荷参数的小干扰稳定分析和时域仿真，对基于潮流模型的静态电压稳定指标进行了准确性分析。分析结果表明：以前基于潮流模型的静态电压稳定指标忽略了电力系统的动态负荷因素，其指标认为是电压稳定的系统却可能发生电压失稳，因此，基于潮流模型的静态电压稳定指标是不准确的。该文提出的小干扰电压稳定分析数学模型是电压稳定的一种简化分析，在实时等值系统的基础上具有在线应用的前景。     

基于同步相量测量的电压稳定指标

针对输电网提出了一种基于同步相量测量信息的电压稳定指标。电力系统可以分解成许多电能传输路径,以传输路径首节点电压与末节点电压在首节点电压上的投影之差与首节点电压的比值作为计算电压稳定与否的指标。该指标根据最弱电能传输路径利用局部电压相量测量信息直接计算得出,避免了复杂的潮流计算。局部电压相量测量数据由相量测量单元PMU提供。基于一种快速有效的PMU配置方法,利用直接测量或间接计算的数据作为此稳定指标计算所需要的电压相量信息。运用图论的基本思想寻找电能最弱传输路径。通过计算电能最弱传输路径的电压稳定指标和系统无功储备情况判断系统电压稳定度,当系统接近不稳定状态时,最弱传输路径的电压稳定指标值趋向于临界值0.5。在IEEE5节点和IEEE30节点系统上的仿真表明了该指标预测系统电压崩溃的有效性和正确性。     

输电系统静态电压概率安全分析

介绍了一种基于随机潮流和静态电压稳定域的输电系统静态电压稳定概率模型。该模型能够计及节点注入功率和元件故障的不确定性。采用随机潮流确定输电系统关键割集中线路的潮流概率分布,利用半不变量法和Gram-Charlier级数,得到割集静态电压稳定域中线路潮流的线性组合随机变量的概率分布函数;根据超平面形式的静态电压稳定域计算出静态电压不稳定概率;通过对所得概率指标进行分析,能够找到对系统静态电压不稳定概率影响最大的预想事故,分析结果可以帮助运行人员进行预防控制决策;以10机39节点New England系统为例验证了所提算法的有效性。     

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。     

对几个基于线路局部信息的电压稳定指标有效性的质疑

基于电压方程和功率方程判别式的非负性,已经提出了多个基于线路局部信息的电压稳定指标,并且多年来被广泛引用,但目前并没有对这些指标的理论推导和数值计算的正确性进行严格证明。该文在理论上证明这些指标中的7个只在一定特殊条件下才与PV曲线相一致,而在通常情况下这些指标并不能用以进行电压稳定性的评估。3个测试系统的仿真结果证实了本文理论证明的正确性。     

计及感应电动机负荷的电力系统在线电压稳定指标

在任意时间断面上可以从某一负荷母线向系统看进去，将整个系统等值为一个电压源经输电线路向所研究的负荷母线供电的两节点系统，在此基础上计及动态感应电动机负荷，提出了负荷母线在线小干扰电压稳定指标。利用实时等值得到的系统等值电势和阻抗，经过简单的计算，可以得到被监测负荷母线的电压稳定指标。将系统中所有负荷母线的最小指标值作为该系统的电压稳定指标，该最小值所对应的母线为系统中的最薄弱母线。系统电压稳定指标与临界值0之间的距离反映了系统的电压稳定裕度。EPRI-36系统的数值仿真结果验证了该指标的有效性和准确性。所提出的指标克服了以往在线应用中基于潮流模型指标的不准确性问题，计算量小，适合于电力系统在线电压稳定分析与监测。     

基于功率传输路径方法的山东电网电压稳定性分析

基于功率传输路径的分析方法,采用2006年典型运行方式数据进行了山东电网的电压稳定性研究。利用局部电压稳定性指标确定了系统电压稳定的薄弱区域,计算了负荷增长过程中西电东送和区域无功平衡关键路径的电压稳定性指标和关键发电机的无功储备指标,总结了影响系统电压稳定性的关键因素,电力系统安全评估软件(VSAT)的计算结果验证了该分析方法的有效性;对山东电网应用静止无功补偿器(SVC)提高电压稳定性的各种方案进行了对比分析,确定了最佳的配置地点。     

电力系统电压稳定性分析综述

电力系统电压稳定性是电力工程界的研究热点之一。首先介绍了分岔理论在电压稳定性分析中的应用。其次,给出了电压稳定分析中常用的静态指标,阐述了各指标的特点。最后,介绍动态电压分析方法,并对电压稳定性分析进行展望。     

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。     

A new under‐voltage load shedding scheme for islanded distribution system based on voltage stability indices

Under‐voltage load shedding (UVLS) is an important technique to maintain the voltage stability and frequency of a power system network. UVLS has been applied widely in transmission systems to avoid system blackouts. However, with increasing penetration of distributed generation such as photovoltaic (PV) systems, the application of UVLS becomes important for islanded distribution systems. Under this condition, the network does not have a frequency reference as when it is connected to the grid. In this condition, when the load demand exceeds the PV capacity, UVLS is the only option to stabilize the system by shedding the load based on the changes of the voltage magnitude. In this work, a new UVLS scheme based on voltage stability indices is proposed. Four voltage stability indices are used as indicators for load shedding. Based on the stability indices, the loads that have the highest tendency of voltage collapse shall be the first ones to be shed. The proposed scheme is tested on a practical distribution network energized by a grid, a mini hydro generator, and a PV system. The test results on various scenarios prove that the proposed method is able to restore the system stability. © 2017 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

Dynamic Voltage Stability of Power Systems Based on Fundamental Experiments

Recently built electric power systems have become very large and complicated. As a consequence, voltage collapse at the load end of these power systems has been observed. Voltage stability problems of power systems are being addressed, with many reports on voltage instability phenomena. However, most of these reports present only the phenomena for normal cases of balanced transmission line conditions. This paper discusses voltage stability of a power system using experimental results. The influences of both load condition and faults condition of the transmission line on the dynamic voltage stability and the propssive speed of unstable phenomena arc discussed. Also investigated an improvements to voltage stability and the transient phenomena of the power system when the fault transmission line is closed with a multiple reclosing system.