电力系统中的电压稳定性─—回顾与主要问题

大型电力系统曾发生过由于电压幅值单调下降而造成的一些重大停电事故。这种紧急状况被称为电压不稳定性，人们已从静态和动态两个角度对它进行了研究。在静态分析中，把潮流方程组雅可比阵的奇异性作为判别交流或交直流系统中的电压崩溃和电压稳定极限的依据，发展了奇异值、特征值、延拓法以及崩溃点方法。此外，还提出了电压崩溃与潮流多解的关系。在动态分析中，采用了分叉理论和混沌理论来研究电压崩溃。介绍了电压不稳定性或电压崩溃的研究现状及主要问题。     

一种计算静态电压崩溃裕度的简化实用方法

通过对基于潮流方程的计算电力系统电压崩溃裕度的扩展雅可比矩阵的迭代法、潮流方程二阶非线性特性的 计入、最优乘子的引入、利用潮流多解特性引出的近似算法和改进近似算法这几种计算方法的分析比较,提 出了一种计算电力系统静态电压崩溃裕度的简化实用的计算方法。该方法的基本思路为用改进近似计算方法 计算静态电压崩溃裕度的近似值,以此近似值作为扩展雅可比矩阵的迭代法的初值,然后用计入潮流方程二 阶非线性特性和引入最优乘子的扩展雅可比矩阵的迭代法进行迭代计算。     

一种快速恢复潮流解的联动切负荷算法

电力系统运行过程中的某些严重故障可能导致静态电压崩溃,即潮流方程无解,此时需要采取紧急控制措施恢复潮流解。针对此问题,提出了一种快速恢复潮流解的切负荷算法。将无解故障模拟成断线支路两端节点的注入功率,利用故障前的潮流方程切向量识别故障后的薄弱节点,将恢复潮流解问题转换为薄弱节点电压幅值优化问题,避免了潮流方程无解导致的薄弱节点无法辨识和静态电压稳定裕度灵敏度信息的复杂计算。实际系统的仿真结果表明,该算法可快速恢复潮流解,适合在线应用。     

考虑负荷静特性的基于奇异值分解法静态电压稳定分析

随着电网规模的不断扩大,电压崩溃事故的频发,电力系统电压稳定性问题已经受到越来越多的关注,逐渐成为电力界的一个研究热点。电压稳定又称负荷稳定,负荷特性是电压稳定研究的关键问题。在总结前人研究成果的基础上,就奇异值分解法应用于考虑负荷静特性的电力系统进行静态电压稳定分析做了一些探索性工作。首先概述了电压稳定问题研究的历史和现状,阐述了电压失稳的机理并对各种静态以及动态电压稳定分析方法进行了介绍。接着介绍了奇异值分解法。奇异值分解法的数学理论严谨,判别指标准确、简洁、实用。在奇异值分解法的基础上。运用电压稳定指标在IEEE14节点和IEEE39节点标准系统中进行了仿真验证,对各个指标进行了物理意义分析,证实了方法的正确性。对系统采用了不同的负荷模型进行电压稳定分析,得出了关于考虑了负荷模型的实际系统分析的有用结论。最后,基于奇异值分解法得出的结论,提出了预防电压失稳、防止电压崩溃、提高系统电压稳定性的控制措施。     

基于负荷扰动的电网薄弱支路的识别方法

针对电力系统静态电压稳定问题,采用简单交流电路方程组的几何分析,得出临界崩溃潮流的电压电流特性,并利用该特性提出在负荷扰动下,通过增大负荷的有功功率或无功功率可以识别电力系统薄弱支路的方法,从而为运行调度人员提供防止电压失稳、规避电压崩溃的理论依据,IEEE5节点算例结果表明,该方法确实是行之有效的。     

电压稳定分析中潮流方程鞍结点分岔与极限诱导分岔的比较研究

基于潮流方程模型的分岔分析是电力系统电压稳定静态分析的有用工具,其中潮流方程的鞍结点分岔和极限诱导分岔是两种不同的导致电压崩溃的分岔现象。文章从数学上与物理实际两个方面来比较这两种分岔的相同与不同点,以有助于理解并区分两种不同的电压崩溃现象。通过两个算例IEEE 57节点和IEEE 118节点系统,从数值结果方面说明了上述理论分析结果。     

一种电压薄弱负荷节点群的戴维南等值参数跟踪方法研究

提出了用戴维南等值参数对电压薄弱负荷节点群进行监视的一种方案。静态分析中,采用连续潮流法确定负荷节点电压——负荷参数曲线;在负荷变化率相同情况下,根据电压幅值变化量确定电压薄弱负荷节点;考虑低电压水平与电压崩溃的关系,提出电压幅值变化率作为电压薄弱负荷节点分群所观察信息,考虑地理因素,将电压薄弱负荷节点模糊聚类分群;将每个电压薄弱负荷节点群中典型节点电网侧戴维南等值参数跟踪。提出基于潮流的仿真计算方法进行戴维南等值参数跟踪,观测电压薄弱负荷节点群的电压稳定裕度。该方法在IEEE 118节点系统上验证了其有效性。     

电力系统微分代数模型的奇异性和暂态电压稳定

将电力系统微分代数模型的奇异性与暂态电压稳定相联系,用动态负荷模型逼近静态负荷模型,以消除原微分代数方程模型中的奇异性。在2机单负荷3节点系统和新英格兰39节点系统中构造算例,证实了系统在原奇异点附近具有暂态电压崩溃的特征,从而微分代数方程的奇异性可以作为暂态电压崩溃的一种机理解释。此外,还研究了动态负荷模型时间常数、负荷功率和负荷成分对暂态电压稳定性的影响。研究结果表明具有恒功率或恒电流负荷特性且负荷响应较快的系统在重载下易发生电压崩溃。上述结论对研究暂态电压稳定的机理、电压稳定和功角稳定的关系、电力系统微分代数方程模型的理论和仿真分析具有一定的参考价值。     

一种电压薄弱负荷节点群的戴维南等值参数跟踪方法研究

提出了用戴维南等值参数对电压薄弱负荷节点群进行监视的一种方案.静态分析中,采用连续潮流法确定负荷节点电压--负荷参数曲线;在负荷变化率相同情况下,根据电压幅值变化量确定电压薄弱负荷节点;考虑低电压水平与电压崩溃的关系,提出电压幅值变化率作为电压薄弱负荷节点分群所观察信息,考虑地理因素,将电压薄弱负荷节点模糊聚类分群;将每个电压薄弱负荷节点群中典型节点电网侧戴维南等值参数跟踪.提出基于潮流的仿真计算方法进行戴维南等值参数跟踪,观测电压薄弱负荷节点群的电压稳定裕度.该方法在IEEE 118节点系统上验证了其有效性.     

基于负荷扰动的电网薄弱节点识别方法

针对电力系统静态电压稳定问题,采用简单交流电路方程组的几何分析,得出临界电压崩溃潮流的电压电流特性,并利用该特性提出识别电力系统薄弱节点的方法,从而为运行调度人员提供防止电压失稳、规避电压崩溃的理论依据。IEEE5节点算例结果表明,该方法确实是行之有效的。     

电力系统电压稳定性及其研究现状(一)

分2部分综述了电力系统电压稳定性的研究现状。第1部分首先介绍了电压稳定的定义和分类情况,然后对迄今为止电压稳定的静态和动态分析方法进行了总结和评述。静态分析方法中,灵敏度法物理概念简单明确,在简单系统中判据严格、准确,但推广到复杂系统后有效性无法保证;潮流多解法间接克服了潮流方程雅可比矩阵在临界点奇异带来的收敛问题,但低电压解的求取比较困难,现已较少采用;奇异值(特征值)分析法中潮流雅可比矩阵的奇异值或特征值变化缓慢且具有高度非线性,发电机无功越限时会导致最小特征值跳变,因而最小奇异值难以对系统电压稳定程度作出客观评价。动态分析方法中,小扰动分析法需要恰当考虑元件动态特性,建立尽可能简化而又能较精确反映系统动态的分析模型;关于分岔及混沌的理论研究一般局限于低维、简单模型系统和周期性小扰动,并引入了很多假设;基于本地测量数据的方法间接考虑了元件的动态特性,但只能用于单个节点或母线上,可作为集中控制方案的补充。     

基于等值功率法求解临界电压崩溃潮流

针对电力系统电压崩溃问题,在负荷临界电压崩溃分析基础上,讨论功率型负荷的电力系统临界电压崩溃的潮流计算方法。提出利用交流电路临界电压崩溃的特性,规避崩溃支路,设置等值功率求解电力系统临界电压崩溃的潮流,解决临界电压崩溃潮流的不收敛问题,通过IEEE5节点算例进行验证。     

电力系统静态稳定临界电压的概念及其计算方法

本文探讨了电力系统静态稳定性临界电压的基本概念与基本理论，提出了一种基于潮流方程多值解的简便实用的复杂电力系统静态稳定临界电压计算原理与计算方法，最后简要介绍电力系统静态稳定性综合分析软件的主要功能。     

基于电路模型的电压崩溃机理

摘要： 当系统负荷参数超过某一临界值时，电力系统就会发生电压崩溃。文中细致地研究了基于物理电路方程解流形的电压崩溃机理。研究结果表明：出现电压崩溃的几何本质是发电机和负荷注入支路方程的解流形与电力网络线性方程解流形在注入电流-电压空间出现非横截。文中还证明了这一非横截交点恰好对应于静态分岔点即电压崩溃的临界点。文中结果对于防止电压崩溃、保证系统安全运行具有重要意义。     

一种计算静态电压崩溃裕度的简化实用方法

通过对基于潮流方程的计算电力系统电压崩溃裕度的扩展雅可比矩阵的迭代法,潮流方程二阶非线性特性的计入,最优乘子的引入,利用潮流多解特性引出的近似算法和入进近似算法这几种计算方法的分析比较,提出了一种计算电力系统稳态电夺崩溃裕度的简化实用的计算方法,该方法的基本思路为用改进近似计算方法计算静态电压崩溃裕度的近似值,以此近似值作为扩展雅可比矩阵的迭代法的初值,然而用计入潮流方程二阶非线性特性和引入最优乘     

多馈入直流受端电网静态电压稳定的薄弱区域识别及优化研究

多馈入直流受端系统在高压输电系统中逐渐增多,故障情况下大范围潮流转移将对受端电网的电压稳定构成冲击,严重情况下,甚至会造成电压崩溃。针对多馈入直流受端电网静态电压稳定性,提出了一种综合应用连续潮流法、严重故障筛选法、模态分析法快速求取静态电压稳定极限、节点相对参与因子等指标开展薄弱区域识别的方法。应用于江苏南部受端电网,并针对薄弱区域提出了电压稳定提升措施。计算结果显示,江苏南部受端电网静态电压稳定薄弱区域位于苏州电网及锦苏特高压直流近区,在电压稳定薄弱区域安装STATCOM,能够更好地提升苏南直流受端电网电压稳定性。     

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。     

考虑灵敏度一致性的外网静态等值新理论研究

提出一种新的外网静态等值理论,该理论不仅可以保证等值前后系统潮流状态的一致性,还能保证如下两类灵敏度关系在等值前后的一致性:非发电机节点电压与发电机节点电压之间的灵敏度关系、非发电机节点电压与非发电机节点注入电流之间的灵敏度关系。已有的外网静态等值方法往往只能保证潮流状态的一致性,所以文中所提等值理论更为严格,从而能获得更高的外网等值精度。基于节点电压方程,以潮流状态和两类灵敏度关系在等值前后应保持一致为前提条件,结合Ward等值理论推导所提外网静态等值网络及其参数。IEEE39节点系统和广东电网的仿真结果表明所提理论的准确性和有效性。     

基于最优乘子潮流确定静态电压稳定临界点

给出了一种基于最优乘子潮流求静态电压稳定临界点的新方法.与连续潮流或直接法求解电压崩溃点不同,该方法从潮流的可行域外出发,利用潮流迭代过程中最优乘子的值和最小二乘解提供的信息,沿注入功率变化的方向逼近电压崩溃点.给出了判别和计算鞍结型和约束诱导型分岔点的方法,分析了逼近过程中的各种可能情况.对多个算例测试的结果表明:所提出的方法通过几次迭代即可收敛于静态电压稳定临界点,计算结果与应用连续潮流和直接法一致.     

山西电网静态电压稳定性分析

以山西电网潮流分布为基础，提出了功率储备系数Kp值作为衡量电压稳定裕度的指标，重点对山西电网静态电压稳定性进行了计算分析。对2006年山西电网静态电压稳定水平进行了评价，并提出了结论和建议。