基于模态法的电力系统电压稳定性研究

电压失稳是电力系统丧失稳定性的一个重要方面,目前电网规模不断扩大,电压敏感负荷不断增多,电压失稳事故日益成为威胁电网安全的一个突出问题。使用准确有效的方法对电压稳定性进行分析非常重要。模态法可用于分析实际系统,它从整个系统的层面给出与电压稳定性有关的信息和关于不稳定性机理的信息。针对IEEE 30机系统,利用MATLAB进行仿真,可以发现它能对电压稳定临界点得出准确的评估,并准确地得出传输系统中临界稳定的节点和最脆弱的分支。这些结果证明了模态法在电压稳定方面的适用性。     

电力系统电压稳定性分析方法研究

在总结国内外电力系统电压稳定性研究成果的基础上,将目前所采用的电力系统电压稳定性分析方法归纳为静态分析法和动态分析法,从理论依据、发展过程和应用成果等方面对这两类分析方法的研究现状加以分析和评述,得出结论:静态分析法不能很好地揭示电压稳定问题的物理本质和失稳机理,而要从动态因素上分析电压稳定的问题必须采用动态分析法,深入研究电压崩溃机理以及检验静态分析的结果;同时,建立适合于电压稳定性研究的系统元件动态模型和负荷模型是电压稳定问题研究的难点和关键。     

基于同步相量测量的实时电压稳定分析方法

提出了一种基于同步相量测量的实时电压稳定分析方法.该算法利用局部同步相量测量信息就地进行实时在线参数辨识,在辨识后的2节点等值系统和静态负荷模型的基础上,根据一种节点电压稳定性指标实时进行电压稳定性估计.该方法基于π型支路模型和静态负荷参数模型,辨识局部2节点等值系统,可以更好地反映线路的无功特性以及负荷参数的变化.最后,结合新英格兰39节点系统的仿真结果,对不同等值系统模型及负荷模型进行对比,结果表明所提出的方法能提供更加精确的电压稳定估计指标,验证了该方法的可行性.     

基于连续潮流和模态分析的电压稳定分析

针对电压稳定分析的连续潮流和模态分析方法进行研究,详细推导了连续潮流和模态分析的具体算法.连续潮流通过局部参数化和预测校正的方法克服其在拐点的奇异性,模态分析则给出节点参与因子和支路参与因子用于标识电压稳定性.结合某省网进行实例分析,证明了节点参与因子和P-U曲线在反映电压稳定性上具有一致性.计算结果表明:连续潮流方法可快速、准确求得系统最大负荷点,判断系统稳定裕度;模态分析方法可以很好定位电压稳定的薄弱区域.     

静态电压稳定分析系统的研制及其在华中电网中的应用

简要介绍了静态电压稳定分析的基本理论与方法,在充分考虑各种分析方法的优缺点的基础上设计开发了静态电压稳定分析系统.该系统集成了目前最常用的三种主要静态电压稳定性分析方法,即裕度指标和灵敏度、奇异值指标相结合的综合分析方法.该系统已在华中电网中初步应用,实际应用结果表明该系统的分析结果与华中电网运行实际变化趋势相吻合.     

静态电压稳定性分析模型的理论基础

严格证明了静态和小扰动电压稳定极限只决定于系统组成元件的稳态特性,与系统的暂态无关。在考虑实际动态过程中各种元件稳态特性的变化相应修正常规潮流雅可比矩阵后,求得的静态电压稳定极限和小扰动动态分析得到的电压稳定极限完全相同;从而说明可以利用计算量小的静态电压稳定分析方法研究大规模电力系统的电压主稳定性。最后以ＳＶＣ为例说明了建立考虑系统动态元件特性的静态电压稳定分析模型的方法。     

计及分布式电源接入的配电网静态电压稳定性评估方法

为研究分布式电源(DG)接入对配电网静态电压稳定的影响问题,推导了能反映配电网各负荷节点电压稳定程度的电压稳定指标,提出了一种针对配电网的负荷增长策略,对DG接入前后全网最薄弱节点以及整个系统的静态电压稳定性进行了定量分析,结合PV曲线探讨了配电网电压崩溃事故的发生机理,对比分析了DG出力波动性较大时,集中接入和分散接入方式对静态电压稳定性的改善效果。所提的基于系统各节点电压稳定指标计算的静态电压稳定性分析方法可对负荷节点电压稳定裕度进行快速排序,并可实现全网薄弱节点的准确定位。DG接入前后的仿真实验结果表明,合理位置的DG接入可有效改善全网的静态电压稳定性。     

交直流互联下的大型受端电网静态电压稳定性研究框架与应用

随着负荷快速增长和电网建设受限制,交直流互联运行系统的受端电网面临电压不稳定的风险越来越大。根据静态电压稳定性分析成熟方法及工具,进一步发展交直流互联下大型受端电网静态电压稳定性研究框架,并应用于西电东送受端电网———广州电网,求出大型复杂电网静态电压稳定约束下的负荷裕度和电压裕度,并利用模态分析法判断电网薄弱节点,对电网的安全稳定运行提供有用的建议,同时也为其他交直流系统受端电网开展相关研究提供可选择的分析方法和计算工具。     

考虑电压稳定性的无功定价

基于边际价格理论,提出考虑系统电压安全风险的无功定价数学模型.该模型不但隐含了系统静态电压稳定性的信息,也反映了将系统从当前的暂态电压不安全的状态引导到安全的要求.通过满足暂态电压安全约束的无功发电调节与切负荷总代价最小化问题,来表示暂态电压安全风险.仿真算例表明该方法能较好地引导用户,有利于电压稳定性.     

电力系统静态电压稳定分析中最大无功负荷的快速算法

提出了1种快速计算电力系统电压稳定临界点的最大无功负荷和线路最大传输无功的电力系统静态电压稳定性分析方法,通过对IEEE 14节点系统计算仿真,结果证明该方法的有效性。     

静态电压稳定域边界的切平面分析

提出了基于全参数空间的静态电压稳定域的2种切平面计算方法：特征向量法和隐函数求导法。2种方法均可考虑各种因素对于电压稳定域的影响。其中隐函数求导法还能够计算状态变量对于独立参数变量的偏导数。在此基础上,建立了从功率注入空间到线路传输功率空间的映射关系,可以解析求出割集功率空阎电压稳定域的超平面近似表达式,从而避免了现有数据拟合算法的局限性,提高了计算速度。此外,文中考虑电力系统运行限制对于电压稳定的影响,提出了实用电压稳定域的概念,并计算了相应的切平面。进一步在电压静态稳定域切平面分析的基础上,提出了3类电压稳定指标,有利于综合评估系统电压稳定水平。IEEE9和IEEE39节点系统的仿真分析表明,所提出的电压静态稳定域的切平面分析法可准确评估系统的电压稳定水平,为电力系统的安全运行提供了决策依据。     

电力系统动态稳定性的解析延拓分析

在静态电压稳定性分析中，常把潮流极限或PV曲线的顶点视为电压稳定的临界点，由于这种分析方法未计及系统元件的动态特性，使分析结果的可信度受到影响。该文在延拓算法基础上利用小扰动分析法进行动态稳定性研究，并采用状态变量的模式参与因子进行稳定类型判别：采用带预测-校正步骤的延拓算法追踪系统的平衡解流形，延拓过程使用局部参数化方法；由获得的各平衡点出发，在计及发电 机、励磁与调速系统和SVC动态的情况下，利用小扰动分析法分析电力系统的电压稳定性，系统相关状态矩阵的形成采用对状态变量逐个施加扰动的数值计算方法。算例分析结果表明，与静态分析法得到的电压稳定极限相比，文中使用计及元件动态特性的小扰动分析法所获得的电压稳定极限具有明显的不同，而且在考虑元件动态特性的情况下，系统可以运行于PV曲线下半支的部分区域。     

电力系统动态稳定性的解析延拓分析

在静态电压稳定性分析中，常把潮流极限或PV曲线的顶点视为电压稳定的临界点，由于这种分析方法未计及系统元件的动态特性，使分析结果的可信度受到影响。该文在延拓算法基础上利用小扰动分析法进行动态稳定性研究，并采用状态变量的模式参与因子进行稳定类型判别：采用带预测-校正步骤的延拓算法追踪系统的平衡解流形，延拓过程使用局部参数化方法；由获得的各平衡点出发，在计及发电 机、励磁与调速系统和SVC动态的情况下，利用小扰动分析法分析电力系统的电压稳定性，系统相关状态矩阵的形成采用对状态变量逐个施加扰动的数值计算方法。算例分析结果表明，与静态分析法得到的电压稳定极限相比，文中使用计及元件动态特性的小扰动分析法所获得的电压稳定极限具有明显的不同，而且在考虑元件动态特性的情况下，系统可以运行于PV曲线下半支的部分区域。     

基于模态法的静态电压稳定性分析

提出了基于模态法的静态电压稳定性分析的新方法,通过建立模态法的静态电压稳定分析数学模型,求取潮流方程雅可比矩阵的最小特征值及其相对应的特征向量,以最小模特征值来间接评估系统的静态电压稳定裕度,并在此基础上提出了参与因子指标,计算各个节点在最小特征值下的节点参与因子来找出哪些节点或区域的电压稳定性较差.通过对某大型电网进行研究,得到其相应的电压薄弱区域,并与灵敏度分析法所得到的结果进行对比,结果基本一致,从而验证了本文方法的合理性与有效性。     

对中长期电压失稳机理的定性探讨

为理解中长期电压失稳现象的本质,采用小扰动分析法在系统特性曲线上展示静态特性不同的具体负荷的静态电压稳定域的确定过程,解释了失稳过程中系统电压稳定于低水平的现象,指出不同负荷在系统特性曲线下半支的稳定情况由负荷的静态特性所决定;在此基础上还讨论了目前两类截然不同的中长期电压失稳现象的机理解释,即无功功率和有功功率不平衡解释,指出这两种机理之间存在着紧密的联系和统一之处。     

基于准稳态仿真的电压稳定轨迹灵敏度分析方法

提出了基于准稳态(quasi-steady-state,QSS)仿真的电压稳定轨迹灵敏度方法,可提供系统参数和控制变量对状态量的灵敏度.利用轨迹灵敏度预测控制量和参数发生变化情况下系统的中长期时域轨迹,评价系统电压稳定性状况,比较元件对系统电压稳定性的影响,为系统电压稳定控制措施提供信息.轨迹灵敏度方法弥补了传统电压稳定静态灵敏度对模型适应性差、不能体现系统动态特性的缺陷,以及传统时域仿真方法提供信息单一、结论可分析性差的不足     

P-V曲线与模态法联合应用分析电网静态电压稳定性

针对传统电压稳定性方法应用于实际电网效果欠佳,提出了一种P-V曲线与模态分析联合应用的新方法.首先由P-V曲线计算功率储备系数Kp,衡量电网静态电压稳定裕度,找出功率储备相对薄弱区域,以此结果为基础,然后采用模态法分析、计算最小奇异值下各个节点的参与因子,找出电力系统中弱区域、关键支路和关键发电机,指导运行人员在发生大扰动时,注意薄弱区域,及时调整潮流、安排无功储备等.以某地区电网为例进行研究,验证了该方法的有效性和实用性.     

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。