基于MATCONT的电力系统电压稳定分岔及控制仿真试验

介绍了电力系统ODE模型中引起电压失稳的常见分岔类型及分岔控制的基本概念;运用基于Matlab的数值分岔分析软件MATCONT对一个经典单机—动态负荷系统进行了分岔分析,验证了PQ动态负荷模型系统存在着鞍结分岔(SNB)现象,而RL动态负荷模型系统并无分岔现象产生。为延迟PQ动态负荷模型系统的鞍结分岔点,在原系统中引入了线性状态反馈控制和SVC控制两种分岔控制方法。MATCONT仿真结果显示,这两种控制方法均能够有效延迟鞍结分岔,从而提高系统的电压稳定性,并可通过选择合理的反馈控制器增益及SVC增益获得理想的分岔控制效果。

基于二次型迭代逼近法的电力系统电压鞍结分岔点识别

为实现负荷增长过程中电力系统鞍结分岔点(SNB)的快速准确识别,提出一种直接计算电力系统电压崩溃点的二次型迭代逼近方法,基于系统中PQ节点输出的PV曲线为近似二次型的特点,在节点功率平衡方程中引入负荷增长参数,运用复合函数求导法则就功率方程进行两次求导,理论推导节点电压对负荷参数的一阶、二阶导数表达式,由此确定PV曲线二项式,依靠顶点坐标确定电力系统鞍结分岔点的初始位置,经多次迭代收敛逼近电压崩溃点。所提方法避免了连续潮流法的多次潮流计算,可显著降低计算量。以IEEE 14,IEEE 118节点系统进行仿真验证,证明了该方法的有效性,相较增补P’Q节点法及戴维南等值法,二次型迭代逼近法具有较高的计算效率和鲁棒性。

应用分岔理论分析SVC对电力系统电压稳定性的影响

基于分岔理论的电力系统电压稳定分析对于深入理解电压失稳机理有重要意义,特别是对于灵活交流输电系统,如静止无功补偿器等,分岔理论能够有效分析系统的动态控制特性对电压稳定的影响。利用非线性动力系统的分岔理论,使用通用分岔分析软件AUTO2000对典型的含SVC系统和不含SVC系统进行电压稳定的分析,得出了系统在两种情况下的分岔点数值。研究发现,通过添加静止无功补偿器(SVC),可以延迟系统的Hopf分岔点和鞍结分岔点,增加负荷极限,从而提高了系统电压稳定性。之后又通过双参数分岔分析确定了两维分岔边界。结果表明,在使用SVC控制器提高系统电压稳定性时,要详细考虑其参数对系统中各种分岔的影响,综合优化控制器的设计和安装。

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。

N-1故障电压稳定极限高阶灵敏度快速计算

在利用连续潮流计算得到无故障网络的静态电压稳定临界点的基础上,提出一种快速计算线路故障下静态电压稳定临界点的可靠方法。该方法将单条线路运行状态参数化,通过求解原系统的静态电压稳定临界点对故障线路参数的1至N阶导数,用泰勒级数法进行逼近,从而快速精确的求解出线路故障情况下电压稳定临界点。在求解1至N阶导数时,系数矩阵是同一个矩阵,无需反复形成与分解。该方法计算量小,无需反复迭代。该文方法的可行性与高效性通过在IEEE 30及118母线系统上的算例得以验证。

AC/DC系统电压稳定性的鞍结分岔分析

采用新的微分代数方程模型和降阶直接法计算鞍结分岔点,减少了分岔点的计算量。这使鞍结分岔分析方法可应用于直流线路较多的交/直流系统。为判别系统发生的失稳模式,还引入了相关因子法。22节点交/直流系统算例验证了所提出的鞍结分岔分析方法的有效性。

带非线性收获的捕食系统的多种分支分析

主要研究了一类被捕食者含有非线性收获的比率依赖捕食被捕食系统的多种分支问题,如鞍-结点分支、Hopf分支、B-T分支等.和已有的结果比较,非线性收获的出现使得系统的动力学性质更加复杂.

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。

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。

电压失稳静态分岔点的统一追踪方法

基于分岔理论,提出一种电压失稳分岔点自适应追踪方法,统一考虑电压崩溃的2种主要分岔形式——传统的鞍结点分岔(SNB)和新型的极限诱导分岔(LIB),并精确实现了各种设备极限。从系统的基态运行点出发,采用带预测-校正步骤的延拓算法追踪系统的平衡解流形,以设备极限点(LP)指导追踪步长,直至发现LIB点,同时给出LIB的判别条件;当不存在设备极限点时,以自适应步长控制追踪SNB点。以New England-39节点系统为例对所提方法进行了验证,仿真结果表明该方法的有效性和实用性。

直接电压型SVC特性研究

为解决高压输电系统安全稳定运行问题,介绍了一种新型的静止无功补偿器─直接电压型SVC,根据其原理结构进行了详细的静态特性分析,并利用非线性动态系统的分岔理论,使用电压稳定分析软件VST3对典型的单机-动态负荷系统进行了分析。结果表明,含有直接电压型SVC控制可以延迟系统鞍结点分岔,增加负荷极限,从而大大提高系统电压稳定性。作为优良的静止无功补偿器,随着它的不断产业化,对其研究将会越来越受到重视。

计及稳定裕度约束的最优协调电压控制

为防止故障后系统电压崩溃并维持一定的稳定裕度,提出一种计及稳定裕度约束的协调电压控制策略。该策略基于模型预测控制和轨迹灵敏度方法建立电压协调控制模型。在每个控制周期初始时刻识别系统分岔方式,通过计算相应分岔方式下电压稳定裕度的灵敏度构建稳定裕度约束。若控制周期初始时刻存在稳定平衡点,则将稳定裕度约束加入优化模型,求解最优控制序列。新英格兰39节点系统和Nordic32 52节点系统的仿真结果表明,该方法在协调优化电压幅值的同时确保了系统的稳定裕度。