可控串联补偿电容器控制角模型及其在静态电压稳定研究中的应用

提出一个可控串联补偿电容器(TCSC)静态模型，将TCSC基频等值电抗表达为其控制角的显函数并考虑了其自身的功率损耗。将控制角作为状态变量处理，推导了4种典型控制模式下的TCSC牛顿潮流方程并在连续潮流算法中予以实现，并指出恒功率控制、恒电流控制和恒相角差控制中所需的控制参考量由系统基本工况下指定线路补偿度的恒阻抗控制获得。用IEEE30母线系统进行仿真计算，结果表明该模型具有较高的求解效率及数值稳定性，通过控制角可以方便地获取线路的补偿度。用该模型进行电压稳定分析表明，选择最优的安装位置及合适的控制模式是提高电压稳定性的关键因素。恒阻抗控制对提高电压稳定性的效果是最好的，而不适当的控制模式以及不适当的安装位置则可能导致系统的电压稳定裕度降低。     

基于最优潮流并计及静态电压稳定性约束的区域间可用输电能力计算

可用输电能力(ATC)是衡量电力系统在安全稳定运行的前提下区域间功率交换能力的指标。文中基于最优潮流(OPF)方法，建立起符合电力市场交易机制的ATC计算模型，其中考虑到输电线路故障对系统静态电压稳定性的影响，加入线路N-1故障时广义参数化形式的潮流方程及相应的不等式约束条件，使系统在故障时仍有负荷裕度，以保持电压稳定；以支路功率和系统负荷裕度之间的灵敏度指标进行预想故障选择，并用原对偶内点法计算得到输电线路N-1安全约束下的区域间可用输电能力。IEEE30和IEEE118节点系统算例表明该模型和算法的正确性与有效性。     

负荷裕度及其与典型参数的灵敏度计算

针对已有的电压稳定指标得到的只是稳定的结果,而对影响系统电压稳定性的关键因素研究不够深入的问题,采用连续潮流算法进行裕度灵敏度分析,根据系统临界点附近的正切向量,并结合右特征向量与右奇异向量推导出电压稳定指标,此指标可用于描述影响系统电压稳定性的关键因素。通过对传输裕度预估计算,得出负荷裕度关于励磁系统参数、网络参数以及负荷参数灵敏度的计算。IEEE-39节点系统仿真结果表明:所提出的负荷裕度关于典型参数的灵敏度计算方法可用于估算系统参数变化情况下的电压稳定裕度、判断出系统电压稳定性敏感节点、选取最合适的无功补偿位置、确定维持电压稳定性的最佳切负荷量。     

计及TCSC的电压稳定性灵敏度指标计算

鉴于电力系统中日益出现的动态无功不足而导致的电压稳定性问题,基于潮流计算法,将可控串联补偿装置(thyristor controlled series compensator,TCSC)的稳态模型加入到潮流方程中,推导出带有TCSC的雅可比矩阵,并将其用于计算电压稳定性灵敏度。在此基础上,用灵敏度指标对比计算和分析了TCSC安装前后整个系统和TCSC安装节点的电压稳定性,结果表明,安装TCSC后的电压稳定性灵敏度指标有较大改善。运用电力系统分析工具PSAT1.3.4对WSCC-3机9节点系统进行仿真,结果再次验证了文中方法的正确性、有效性和可行性。     

用FACTS技术提高电力系统静态负荷裕度能力

以连续潮流法为工具,研究静止无功补偿器(SVC)、静止同步补偿器(STATCOM)以及可控串联电容器补偿(TCSC)3种柔性交流输电(FACTS)器件对系统静态负荷裕度提高能力的影响,建立了SVC、STACTOM和TCSC用于潮流和稳定分析的模型。介绍了用节点参与因子和支路参与因子作为指标,选择并联补偿设备和串联补偿设备最佳安装地点的模态分析法。IEEE 14节点系统实现的算例表明:3种装置都可以提高系统静态负荷裕度,但影响程度不同。     

SVC与TCSC优化配置在电力系统静态电压稳定中的应用

为提高电力系统静态电压的稳定性,提出将静止无功补偿器(static var compensator,SVC)与可控串联补偿装置(thyristor controlled series compensator,TCSC)相结合并作用于电力系统线路中,运用动态连续潮流法计算电力系统静态电压稳定裕度的新方法。首先建立SVC与TCSC的稳态模型;然后引入节点参数因子和支路参数因子的概念,运用模态分析法确定系统母线和支路的薄弱点,并联SVC对母线薄弱点进行无功补偿,串联TCSC优化薄弱线路功率分配;最后运用动态连续潮流法求出静态电压稳定裕度。以IEEE-14节点系统进行仿真计算,并对无灵活交流输电(flexible AC transmission system,FACTS)装置、单独安装SVC或TCSC、SVC和TCSC相结合情况下的系统静态电压稳定裕度值作比较,结果表明所提新方法能够快速、准确地提高电力系统静态电压稳定性。     

基于电网拓扑优化的电压稳定预防控制方法

电压稳定是电力系统安全稳定运行的重要内容之一,然而某些故障或扰动的发生可能导致系统的负荷裕度大幅度降低,甚至造成电压失稳。为增强系统的电压稳定性,提出采用改变母线运行方式的方法优化电网拓扑结构,从而提高电力系统的负荷裕度,确保基态系统和预想事故下的电压稳定性。提出了计及预想事故的电压稳定预防控制模型,并发展了一套阶段式的母线运行方式优化求解方法。首先利用线路参数的灵敏度指标对母线运行方案进行预筛选,快速筛选出可以提高负荷裕度的备选方案集,以减小计算规模;随后在此集合上基于look-ahead裕度指标对运行方案排序,并以连续潮流法的分析结果确定有效母线运行方案;最后,通过IEEE 118和1648节点系统的仿真结果验证了所提方法的有效性。     

山东电网区域负荷裕度分析

运用区域负荷裕度判别法研究了2008年基本运行方式下山东电网的静态电压稳定性,定义了区域有功负荷裕度指标,并就山东电网500kV交流线路N-1开断对该指标的影响进行了敏感性分析。结果表明,区域负荷裕度适于作为静态电压稳定的安全指标;东部青岛、潍坊、烟台、威海重负荷区域负荷裕度较小,是静态电压安全的较薄弱区域;影响负荷裕度较大的关键线路是500KV西电东送通道及西电送出通道。分析结果对山东电网运行能起到指导作用。     

考虑暂态电压稳定的低压减载地点选择

提出一种考虑暂态电压稳定的低压减载最佳地点的选择方法。在电力系统微分代数方程模型中,系统轨迹碰到奇异面对应着系统发生暂态电压失稳,可以通过切负荷控制使得奇异面远离系统轨迹,从而避免发生电压崩溃。奇异面移动的距离可以看做评估控制效果的一个指标。用文中提出的灵敏度分析方法计算这一指标对于节点负荷的灵敏度,根据灵敏度大小选择低压减载装置的最佳地点。在IEEE 39节点系统中进行了仿真验证,结果说明所提出的低压减载地点选择方法合理有效。     

广西电网静态电压稳定性分析

广西电网的电源和负荷中心相距较远,调压手段不足,存在电压稳定性薄弱的隐患,故对广西电网进行详尽的电压稳定分析十分必要。综合运用灵敏度、奇异值和裕度指标,针对2001年和2002年的丰水期大负荷运行方式．分析了广西电网的静态电压稳定薄弱节点、关键线路和薄弱区域及其稳定裕度．展示了广西电网静态电压稳定性的改善情况及现状。在此基础上,对提高电网静态电压稳定性的措施进行了总结和分析,并着重分析了主网变压器档位调节对静态电压稳定性的影响,认为档位调节对电压稳定性的影响不大。     

一种非线性自适应最优励磁控制器的设计

提出了一种非线性自适应最优励磁控制器。新控制设计方法基于同步发电机的三阶双轴数学模型,其仅由代数运算实现的分散非线性反馈补偿律保证了系统在各种运行方式下具有足够的稳态调节精度。控制算法内置一个简单的在线自适应变增益策略以达到在各种工况与动态最优化控制的目的,通过求解闭环特征值优化问题来选到权矩阵的方法改善了系统受扰后的暂态响应性能。仿真计算结果表明,与传统的线性最优控制器相比,新的励磁控制器具有多方面优点。     

电力系统稳定性分析与控制实时仿真决策系统

电力系统稳定性分析与控制实时仿真决策系统是我国电力大系统灾变防治和经济运行的重大科学问题研究中的一个重要子课题。文中提出了该系统的基本设计原则和体系结构,分析了建立该系统过程中须研究和解决的有关技术问题,如信息的提取、传输与处理,数学模型和专家系统的建立,稳定性理论与非线性控制理论的应用等。     

电力大系统电压稳定可行域可视化初探

在利用电压稳定局部指标L_I对参数空间降维的基础上,通过前馈神经网络描述相应电力系统结构的电压稳定可行域边界（鞍-节分岔界面）,基于这一神经网络可以在线快速地在2维或3维空间上绘出相关的可视化图形。对于系统结构改变的情形,用同一神经网络描述的近似稳定边界通常仍具有满意的精度。在天津（华北）1 659母线系统上得出了令人满意的可行域直观描述,有望达到在线监控的实时性要求。     

电网静态电压稳定控制数学模型的研究

在系统最近崩溃点的基础上,以系统的负荷功率裕度定义了系统的静态电压稳定裕度。目标函数考虑了系统的安全和经济性,并以系统的控制变量、输出变量,支路传输功率和静态电压稳定功率裕度为约束条件,建立了提高系统静态电压稳定裕度的电压稳定控制数学模型。     

多机电力系统中STATCOM与发电机励磁的协调控制

针对一个典型的两区域且区间联络线中间带STATCOM的4机电力系统，应用信息结构约束下的最优协调控制理论与算法，设计了输出反馈的线性二次型（LQ）分散控制规律，得到的励磁控制器考虑了机组原有PID自动电压调节器（AVR）的结构约束，并通过在STATCOM安装处构造一个能反映区间振荡模式的就地观测量，以抑制区间低频振荡。应用数字仿真研究了所得控制规律的性能，结果表明，协调控制器大大地提高了系统暂态稳定水平和区间传输容量，而且，由于采用了完全分散的信息模式和输出反馈方式，控制器实现代价低、可靠性高，易于实际应用。     

一种基于电压静态稳定性的电力系统自复性指标

本文针对电力系统的运行稳定问题,提出了一种综合的系统电压自复性指标。该方法结合了系统潮流方程的降阶雅克比矩阵最小特征值以及L指标,既能考虑到系统整体的电压裕度,又反映节点的电压稳定性,能够在直观、全面地体现系统当前运行状态距离崩溃点的距离的同时,对系统的状态变化进行监测。该评价方法在IEEE30节点系统模型与某实际电网模型进行测试,仿真结果表明该指标能够在系统负荷变化时较好地体现系统运行稳定性的波动。     

一种典型电力系统模型的电压稳定分岔分析

基于Walve综合负荷模型,采用非线性动力学理论中的分岔分析方法,对一种典型电力系统模型进行了电压失稳机理研究。研究结果表明该系统有4种引起电压失稳的方式：鞍结分岔导致电压单调失稳, Hopf分岔导致电压周期振荡或低频振荡失稳,倍周期分岔走向混沌引起电压失稳,吸引子共存、状态扰动改变运行状态导致电压失稳。研究结果还表明相邻母线的负荷相互作用将对电压稳定的定性定量性质产生影响;保证电压稳定的控制措施应首先考虑较低电压等级母线负荷的调整,条件许可时限制本地发电机的出力也不失为一种避免电压振荡失稳的方法。     

电压胞级联的高压变频器的控制策略

阐述了高压变频器的PWM输出原理，讨论了在满足IEEE-519文本的前提下得到最优波形输出的方法。具体阐述了2种控制策略：时间分段控制和相位平移控制。研究了当输出频率和幅值改变时控制策略应遵循的规律，给出了整流共模电压及逆变共模电压的仿真波形，分析了电压胞动态特性对电网的影响。     

改进遗传算法在水电站自动电压控制中的应用研究

在水电站自动电压控制中,为保证水电站内母线电压在给定范围内,并且使站内网络损耗最小,文中提出一种改进的遗传算法进行水电站内无功分配。该方法通过对简单遗传算法中的选择、杂交和变异3个基本算子进行改进,并采用爬山法修正所得结果,从而有效地提高了无功优化的速度和精度。对5机组和13机组的水电站进行仿真,结果表明与常规方法及简单遗传算法相比,该方法适应性好,且易收敛到全局最优。     

电力市场中的阻塞调度

提出了电力市场中进行阻塞调度的一种方法。该方法以购电费用增加最小为目标函数,考虑了电力市场中的约束条件,用非线性内点法最优潮流实现电力市场中的阻塞调度控制。此方法还解决了阶跃形报价曲线难以求导的问题,得到既保证电力系统经济性又满足电力系统安全性的最优调度计划。实例计算表明该方法正确、可行。