鞍结分岔与极限诱导分岔的电压稳定性评估

提出了一个改进的约束优化方法来计算电压稳定性评估指标——负荷裕度，并以此来评估新型的电压崩溃现象——极限诱导分岔和传统的鞍结分岔。为了和现有的一些电压评估算法保持一致性，发电机无功极限约束被引进到了优化问题的约束条件中，并以此来判定无功，电压约束转换点和判断系统的电压崩溃类型。针对不同的系统模型，文中给出了各个系统的电压崩溃类型和负荷裕度。算法的有效性通过IEEE30，57，118母线系统、西日本（West-J）27母线系统和1个1047母线系统模型的仿真的得到了验证。该方法可有效地应用于电力系统电压稳定分析与评估领域。     

电压安全域的最小负荷裕度计算

为了评估系统电压稳定性,提出电压安全域的最小负荷裕度算法.该方法在压缩网络的基础上利用降阶雅可比矩阵最小特征模式的参与因子得到最薄弱的负荷节点.利用矩阵部分求逆算法得到对薄弱负荷节点电压灵敏度最小的发电机节点,并将其作为新增负荷的功率平衡节点,利用选出的最薄弱负荷节点和发电机节点形成初始的功率增长方向,通过连续潮流算法得到电压安全域的最小负荷裕度.无功不足引起电压崩溃这一重要因素在算法中得以体现.通过IEEE多个算例仿真以及与相关文献算例结果对比验证了所提出算法的正确性和有效性.     

基于连续潮流的极限诱导分岔检测方法

对极限诱导分岔产生的原因进行了分析,提出一种基于连续潮流的极限诱导分岔检测方法。该方法首先采用灵敏度法预估即将起作用的不等式约束条件;然后将此不等式约束转为等式约束,并将其作为连续变量引入潮流方程,精确地求解出结构变换点处的状态值;最后,利用所提出的 3个判断准则对结构变化点进行检测,从而判断极限诱导分岔点的存在。在IEEE 118节点系统上验证了该算法的正确性和有效性。     

一种计算最小负荷裕度的实用方法

最小负荷裕度能量度从当前运行点到电压失稳点的最恶劣的一种演化,为电压稳定预警提供更多信息。文中提出一种计算最小负荷裕度的实用方法。结合控制中心实际,得到一种负荷模式以及模式波动的表示形式,从而建立实用的连续潮流模型和求取最小负荷裕度的优化模型,推导了负荷裕度对于负荷模式的灵敏度,并采用序列线性规划法来快速、有效地求解最小负荷裕度。给出的期望负荷裕度和最小负荷裕度为电压稳定预警提供更丰富的规则信息。新英格兰10机39节点系统的仿真算例验证了所述方法的有效性。     

基于多参数分岔分析方法的多机系统动态负荷裕度研究

采用多参数分岔分析方法对多机系统的动态负荷裕度进行研究,比较了基于连续潮流的分析结果和准静态分析结果的差别;以励磁参考电压Vref为控制参数,研究了多个励磁参考电压可控时系统的分岔点以及失稳模式的变化,给出系统在多励磁调节器(AVR)可控时的最大动态负荷裕度;以静止无功补偿器(SVC)补偿极限B0_max和控制电压参考值Vrefc为可控参变量,分别研究其对系统各种分岔的影响,并着重分析了对Hopf分岔的影响;研究了SVC附加控制对系统阻尼和动态负荷裕度的影响.所有仿真均在WSCC 3机9节点系统实现.     

静态电压稳定分岔点的识别和计算方法综述

电力系统静态电压稳定分析中,常见有鞍结型分岔点和极限诱导型分岔点。识别和计算这2种不同的分岔点的意义在于准确地计算在分岔点处各种控制变量对于电压稳定裕度的灵敏度,从而为最终的控制服务。对该问题当前的研究现状进行了综述,主要介绍了鞍结型分岔点和极限诱导型分岔点各自的原理和特性,对识别和计算这2种不同分岔点的主要方法进行了论述,并就各种算法的计算量大小、求解速度、收敛性和实用性等方面进行了分析比较。最后,指出了这2种分岔点的识别和计算方法的未来研究方向和需要解决的问题。     

考虑动态风电模型极限诱导分岔研究

构建动态风力发电系统的极限诱导分岔模型,利用其搜索WSCC－9Bus系统中接入风电场的极限诱导分岔点。针对风电场在不同风速下,利用准静态分析法计算优化模型初值,搜索风电系统稳定流形的极限诱导分岔。研究表明,随风速的增加,能增加系统负荷裕度,但此时系统易发生极限诱导分岔;并且,当风电系统具有较大的动态设备运行极限时,风速波动大,将导致系统分岔类型在鞍结点分岔和极限诱导分岔之间转换,易造成系统电压崩溃。     

电压稳定极限诱导分岔点快速追踪方法

电力系统极限诱导分岔往往是由无功越限引起的,据此提出一种极限诱导分岔点快速追踪方法。首先给出了无功越限导致系统电压失稳的判据。远离分岔点时利用局部曲线拟合技术,自适应确定负荷增长步长,快速逼近分岔点;在靠近分岔点处采用二阶灵敏度方法对增长步长内PV节点到PQ节点转换的PV节点集触发无功上限排序,校正负荷增长步长,再结合步长折半搜索方法和分岔点判据很容易追踪到系统的极限诱导分岔点。对IEEE 118节点测试系统的计算结果表明,所提方法是快速、实用的。     

基于负荷裕度灵敏度的电压稳定控制方法

提出应用系统控制参数与系统负荷裕度之间的灵敏度关系，对电力系统电压稳定进行控制的方法。首先建立了系统控制参数与系统负荷裕度之间灵敏度的数学模型，在此基础上对系统的各种控制参数的灵敏度值进行计算和排序，最后给出了预防电压失稳的控制方法。仿真结果证实了本方法计算控制参数灵敏度值排序的快速性、准确性以及控制的有效性。     

考虑极限诱导分岔的静态电压稳定域

随着高比例可再生能源在电力系统中的广泛应用,可再生能源的波动性和随机性对电力系统静态电压稳定评估带来挑战,电力系统静态电压稳定域（static voltage stability region,SVSR）可以全面分析和监测电力系统电压稳定性,其关键是快速准确地构建稳定域边界。针对传统连续潮流法和非线性规划法计算量大的问题,提出一种基于SVSR边界拓扑性质的SVSR边界构建优化模型,根据边界连续且光滑的性质,由已知边界点通过预测-校正方法直接计算相邻边界点。在此模型基础上提出一种极限诱导分岔识别方法,构建考虑极限诱导分岔的SVSR边界。最后通过算例分析验证了所提方法的可行性和准确性。     

计及负荷电压静态特性的电力系统最小负荷裕度的快速评估

负荷裕度是静态电压稳定性最重要指标之一,定义了非线性复变电力系统的最小负荷裕度。利用非线性电路动态等值方法,引入功率参变量,构造拉格朗日函数。证明非线性电力网络负荷节点获取极大有功功率的必要条件：负荷静态等值阻抗模等于负荷节点看进系统的动态等值阻抗模,然后提出评估电压稳定性的阻抗模裕度指标。同一扰动下,阻抗模裕度越小,电压稳定性越薄弱,节点负荷裕度越小,只需计算最薄弱节点的最大负荷裕度,即系统最小负荷裕度。通过阻抗模裕度最先到达零来确定最薄弱节点获取的极大有功功率,计算其最大负荷裕度。计及负荷功率扰动方式与负荷电压静态特性,通过对IEEE30节点系统的仿真表明：单节点负荷功率扰动方式及恒定阻抗与恒定电流负荷比例的增加,提高了系统的最小负荷裕度。     

交直流混合系统负荷功率裕度分析

定义了区域有功负荷裕度指标．运用该指标研究了给定负荷增长方式下2005年广东实际交直流电网的静态电压稳定状况，结果表明，珠江三角洲重负荷区域、粤东地区负荷裕度小，是静态电压稳定薄弱区域。针对给定负荷增长方式确定系统负荷功率极限结果偏乐观的缺陷．提出了交直流混合系统最临近负荷功率极限算法．采用交直流潮流交替迭代方法．同时可计及稳态时直流不同控制方式和换流站无功补偿对功率裕度的影响。算例分析表明．该算法能方便地计算交直流混合系统在最恶化负荷增长方向下的负荷功率裕度。     

电压稳定极限曲面法向量在分布式电源选址中的应用

随着分布式能源在电网中比重加大,合理地选择其安装地点对提高电力系统电压稳定性有重要意义。针对传统的失稳模式参与因子对极限诱导分岔失效的缺陷,提出了一种基于节点注入功率空间的电压稳定极限曲面法向量指标用于分布式电源选址。通过理论分析证明了该指标指导选址的合理性。在IEEE39节点系统测试结果验证了其正确性。与传统方法相比,法向量指标可以较好地处理鞍节点分岔和极限诱导分岔两种主要的失稳模式,具有更大的适用范围。     

静态电压稳定负荷裕度分析方法比较

电压稳定负荷裕度分析常用的方法主要有连续潮流法和原-对偶内点法。利用IEEE118节点系统和一个实际的电力网络作为算例,对2种主要算法进行了对比分析。在计算精度方面,两者计算结果差别并不是很大,当内点法选取的变量约束与连续潮流相当时,计算结果令人满意;在可靠性方面,内点法作为一种迭代算法,当计算无法达到收敛条件时无法给出最终结果,而建立在潮流计算上的连续潮流一般情况下可以给出满意结果;在计算灵活性方面,连续潮流可以灵活地设定负荷增长方式、调整负荷增量分摊顺序,而且在计算过程中可以考虑输电线路的开断操作,计算结果符合系统实际运行情况,更具有实用价值。另外,连续潮流具有丰富的计算中间信息,因此连续潮流法较内点法有着较大的优势。     

The closest load flow limit in electrical power systems by Monte Carlo simulation

This paper describes a method of obtaining a point in voltage vector space for the shortest distance between normal operation and a critical point of load flow in electrical power systems by means of Monte Carlo simulation. It also presents the characteristics of the power distance, voltage distance, and inner products of eigenvectors and voltage differences with respect to the point on the trajectory of minimum search. The critical point is characterized by the zero determinant of the Jacobian matrix. The point is known as the saddle node bifurcation. We propose a method of calculating the critical point under the bus constraints of the load flow equation. A new set of voltages is given by a random generator for a step of the Monte Carlo simulation. We calculate the power distance and draw a trajectory for the closest bifurcation by a random process. The result shows that the right eigenvector is parallel to the normal line to the tangential planes at the closest bifurcation. © 2004 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 147(3): 40–48, 2004; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.10268     

一种求解最小负荷裕度的混合算法

提出一种求解静态电压稳定约束条件下最小负荷裕度的混合算法.针对连续潮流算法,提出一种快速有效的极限诱导型分岔识别方法,计及无功补偿设备的投切对负荷裕度的影响,利用负荷增量功率因数约束负荷增长方向,计及发电机无功约束改进自适应步长控制策略.针对粒子群优化算法,采用变权重系数和变学习因子策略,提出一种早熟判据在一定的概率条件下对粒子进行变异,结合模拟退火过程避免算法陷入局部最优.测试算例结果验证了算法的有效性.     

电压稳定极限点的快速判定及其灵敏度算法

利用负荷裕度最大化的最优潮流计算结果,区分了电压稳定极限点,即鞍结分岔点和极限诱导分岔点,并求出了负荷裕度对控制变量的灵敏度。这种方法在求解极限点时避免了使用连续潮流法,在计算灵敏度时避免了求解潮流雅可比矩阵零特征值对应的左特征向量,节省了时间,适用于在线分析。极限点的计算过程中考虑了有功出力的再调度,充分挖掘了系统的潜在裕度。系统算例验证了所提方法的实用性和灵敏度线性估计的准确性。     

基于Walve负荷模型典型电力系统多参数分岔分析

以通用非线性系统分岔分析软件Auto97为工具,对基于Walve综合负荷模型的典型3节点电力系统进行了多参数分岔分析。分析过程表明多参数分岔分析相对于单参数分析更能揭示系统参数对电力系统电压稳定性的影响情况。结果显示:选取较高的参考电压Vref与励磁增益KAVR不仅有利于提高功率传输极限、增加稳定裕度,而且有利于避免系统电压振荡失稳;同时表明Vref、KAVR之间具有一定的互补特性,可通过Vref和KAVR的协调运用,避开Hopf分岔,保证系统安全运行。另外表明,大的励磁极限将更有利于电力系统电压动态稳定     

基于负荷裕度的在线电压稳定指标

提出了一种基于PMU同步测量数据的负荷节点有功极限和无功极限快速计算方法,在此基础上分别给出电压崩渍的有功裕度指标和无功裕度指标.该方法基于系统的当前运行点,采用π型电路模型对复杂网络进行在线参数辨识,在此基础上推导了负荷的有功裕度和无功裕度的快速计算方法,然后采用基于节点功率的电压稳定指标进行电压稳定判别.该方法能明确区分是由于有功过载还是无功缺乏所引起的电压失稳,并且具有良好的单调性和线性,能够为电压稳定的在线控制提供准确的参考依据.在IEEE 118节点系统中的仿真证明了该方法的有效性.