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.     

基于分岔理论的含风电场电力系统静态电压稳定问题研究

为揭示含风电场电力系统静态电压稳定机理以及由于风电注入引起系统电压稳定性和解的结构变化过程,采用了分岔分析方法对风电场并入3节点简单电力系统进行了分析研究。以风电场注入有功功率为控制参数,进行了单参数电压稳定性分岔分析。在单参数分析的基础上引入无功补偿作为第二个控制参数,进行了双参数制约性分析和双参数分岔边界的确定。研究表明：在缺乏无功补偿的情况下,系统运行在较低的电压水平;当对系统进行有效电容补偿时,系统各节点的电压和鞍结分岔点的电压均得到有效提升,并且无功补偿增加了系统注入功率极限,有效扩展了鞍结分岔的边界;在高功率的风电注入情况下,系统会发生电压崩溃。     

基于特征结构分析法的风电系统静态电压稳定分析

针对风电场(基于异步风电机组构成)并网对原有电力系统静态电压稳定性的影响,结合异步发电机组的无功-电压特性,采用收敛潮流雅克比矩阵特征结构分析法,分析风电场的接入对系统静态电压稳定性的影响。在标准IEEE-30节点系统中并入风电场进行仿真分析,研究表明风电场的接入使得原有系统静态稳定裕度降低,弱稳区域扩大,负荷裕度降低。与其他方法相比此方法更好的实用性和灵活性,适用于大型电力系统。     

含风电电力系统电压稳定问题的分岔

为了揭示含风电电力系统的分岔现象及电压失稳的机理,对3机9节点的电力系统加入风电场（基于恒速恒频机组构成）并网等值模型进行仿真研究,以MATLAB软件为计算工具,用延拓法追踪系统平衡解流形;用分岔理论中的直接法计算鞍结分岔点。引入电容补偿的动态数学模型,以风电场注入有功功率和电容补偿为控制参数,对系统进行单参数分岔分析和双参数制约性分岔分析。在有效参数变化范围内对系统平衡解流形的追踪表明：在高注入功率的情况下发生鞍结分岔;对风力发电机组进行有效的电容补偿,能够抑制鞍结分岔,系统各节点的电压得到有效抬升;在解流形的下半解支搜索到动分岔点。     

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。     

风电场系统电压稳定性研究

推导和建立了风电场3节点系统的ODE模型,运用基于MATLAB的数值分岔分析软件MATCONT对风电场系统电压稳定性进行分岔分析,研究分岔现象并求取鞍结分岔点。     

静止无功补偿器控制对电压稳定的影响研究

论述了SVC（静止无功补偿器）可以提高电力系统的稳定性,但是SVC控制器给系统的状态矩阵引入了新的状态变量,改变了系统的相关特性,可能会在消除或延迟原有分岔的基础上削弱某些运行模式的阻尼,乃至改变系统分岔点的类型。以IEEE14节点系统的时域仿真结果为例表明,随着SVC安装点数目增多,在系统稳定性有所提高的同崃,系统中发生低频振荡的几率增大。提出在实际中使用SvC提高系统电压稳定性时,需要考虑多台SVC控制器动态特性对系统稳定性的不利影响,合理规划安装地点。     

基于伴随系统理论的静态电压稳定鞍结分岔点计算

静态电压稳定鞍结分岔点计算对于电压稳定分析具有重要意义。文中提出了基于伴随系统理论的鞍结分岔点的计算方法。伴随潮流方程存在新增的解曲线,该曲线在分岔点附近具有线性关系,且新增解的Lyapunov函数不为0。选择合适的Lyapunov函数值,利用伴随潮流扩展方程可求解分岔点附近的新增解,通过线性插值便得到新增解曲线的近似,结合Moore-Spence系统获得鞍结分岔点。最后通过多个算例验证了该方法的准确性和有效性。     

基于CPU-GPU异构的电力系统静态电压稳定域边界并行计算方法

为提升区域互联电力系统静态电压稳定域边界(SVSRB)的构建效率,该文以直接法为基础,提出一种基于CPU-GPU异构的静态电压稳定域边界并行计算方法.该方法首先依据SVSRB拓扑特性,基于边界追踪算法实现直接法求解鞍结分岔(SNB)点时初值的高效选取,克服直接法对初值敏感这一瓶颈;然后结合CPU-GPU异构平台,将直接法求解SNB点计算量较大、计算耗时占比高的修正量求解部分由GPU完成,其他逻辑性强但计算量较低的部分由CPU完成,以实现SNB点的并行求解,降低直接法计算量大、计算复杂度高的不足,从而提升SVSRB的搜索效率;最后以WECC3机9节点测试系统,波兰电网2737节点和3120节点测试系统,欧洲电网7092节点、9241节点、11624节点和13659节点测试系统算例对该文所提方法进行了分析与验证,结果表明所提并行计算方法可实现电力系统静态电压稳定域边界的快速、准确搜索.     

风电并网的静态电压稳定性研究

应用P-V曲线法对含风电场（基于变速恒频机组构成）的电力系统的静态电压稳定问题进行研究。提出基于连续潮流法的灵敏度指标来分析风电场并网后系统的静态电压稳定裕度及与相关支路的参与程度情况。通过含有变速恒频机组的风电场并网的简化模型算例进行了仿真研究,结果表明在电压稳定极限点附近,风电功率注入使得风电场及其附近节点成为电压不稳定的关键区域。     

基于分岔理论研究励磁参数对系统电压稳定的影响

笔者以一个典型的3节点电力系统模型为例,应用AUTO 07分岔分析软件,分析了励磁系统调节器时间常数和放大倍数对系统电压稳定的影响.结果表明,采用双、单轴发电机模型所得分岔分析结果虽然有定量上的变化,但都有相同的定性特征,即在到达SNB分岔点以前均先出现Hopf分岔点.而且,励磁系统调节器时间常数的降低和放大倍数的升高,能改善系统电压稳定性.     

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。     

一种静态电压稳定临界点的识别和计算方法

提出了一种用连续潮流技术识别和计算电压崩溃临界点的方法。电力系统静态电压稳定分析中,常见有鞍结型分岔点和约束诱导型分岔点。基于连续潮流的间接方法没有确定初值的困难,适合于负荷参数耦合的情形,易于识别约束型分岔点,从而适合于大型实际系统静态稳定临界点的计算。通过对中国一个实际地区系统的数值分析,表明文中所提方法是有效的。     

基于渐近数值法的静态电压稳定域边界高阶拟合方法

为实现静态电压稳定边界的快速准确计算,提出了一种基于渐近数值方法拟合静态电压稳定边界的算法。算法对电压崩溃点处的方程组进行分析,得到了静态电压稳定边界高阶偏导数的通式。基于渐近数值方法,分析了拟合误差与边界范围的关系。所提方法一方面避免了传统方法的多次潮流计算,耗时降低且有更高的精度;另一方面,计算高阶偏导数时可复用已有系数矩阵的因子表,计算量小。最后,给出了基于算法的相关应用,并将IEEE 118节点系统作为算例,验证了本算法的有效性。     

N-1故障状态下电力系统静态电压稳定极限的快速计算

为了快速计算电力系统支路故障状态下的静态电压稳定临界点,提出了一种基于泰勒级数的计算方法。以支路导纳系数为参数,通过求解原系统的静态电压稳定临界点对故障支路导纳系数的1至n阶导数,用泰勒级数法逼近电压崩溃点,从而快速求解出N-1故障情况下电压稳定临界点的精确解。采用该方法对IEEE 30及118母线系统进行验证,结果表明该方法能快速、精确地求得故障状态下的静态电压稳定临界点。     

计及温控负荷的静态电压稳定性研究

建立计及动态恒温控制负荷的单机无穷大系统的微分-代数方程,应用延拓法和分岔理论研究负荷水平和不同负荷参数、线路参数同时变化对系统电压稳定性的影响.计算结果表明,改变恒温负荷参数KP、KI、TC、T1对系统稳定性影响极小,改变KI的值改变了τref的值,改变Gmax的值对系统裕度产生影响,改变系统临界点的位置.     

考虑支路故障情况下的静态电压稳定分析

提出一种用于支路故障情况下静态电压稳定临界点计算的可靠方法。该方法以支路导纳系数为连续性参数,采用类似连续法的预测校正格式,可沿着临界点曲线从故障前系统的电压稳定临界点追踪至各支路故障后的临界点。其中预测及校正方程均采用特殊的矩阵降阶技术求解,所需求解的方程组维数只相当于原来的一半。在IEEE 14及1000母线系统上的算例验证了该文方法的可行性与高效性。     

感应电动机参数对小干扰电压稳定影响

以简单经典两节点电力系统为研究对象,采用考虑机电暂态过程的三阶感应电动机负荷模型,建立系统的小干扰微分方程组,应用系统状态矩阵的特征值和分岔理论来分析了感应电动机参数对系统电压稳定性的影响。分析结果表明：综合负荷中定子电阻和电抗、转子电阻、励磁电抗、感应电动机恒定转矩所占的比例较大时,转子电阻、与机械特性有关的指数较小时的感应电动机更易出现电压失稳。     

一种识别静态电压稳定分岔点的混合方法

基于连续潮流法和崩溃点法,提出了识别和计算极限诱导分岔点和鞍结分岔点的2阶段混合算法。该方法结合了连续潮流法和崩溃点法各自的优点,并能考虑到所有发电机（包括平衡发电机）的功率限制。在第1阶段中应用常规的连续潮流法,加大步长快速穿越崩溃点;第2阶段通过分析比较,选用不同的算法精确识别和计算崩溃点。对IEEE 118节点和IEEE 300节点试验系统的计算结果表明,该算法能准确地识别静态电压稳定崩溃点,并有效地解决连续潮流计算中平衡发电机功率越限问题。     

直接计算静态电压稳定临界点的新方法

提出一种降阶求解静态电压稳定临界点的新技术。其特点是原直接法的(2n 1)维牛顿迭代方程组可降阶为(n 1) 维线性方程组求解。与解高维方程的传统直接法相比该方法计算量小、易于采用稀疏技术实现,适合于大规模电力系统电压稳定临界点的在线求解。另外,还提出一种利用负荷参数的二阶导数进行临界点预测的新方法,解决了直接法各状态变量及右特征向量的初值难于确定的问题。在 1000母线系统上的计算表明该文方法具有良好的收敛性。