基于等微增率并计及机组功率约束的火电机组最优负荷分配精确解

火电机组最优负荷分配是电力系统经济运行的重要模型,也是电力系统本科生专业基础课《电力系统分析》的重要教学内容之一。经典教科书采用等微增率方法求解该问题,并给出了相应的物理含义。由于等微增率法是基于不考虑火电机组上下界物理约束而推导出来的,部分教科书补充了计及火电机组上下界物理约束时的情况,即如果某台机组的无约束最优解违背了上(下)界约束,则将该机组对应的最优解限制到相应的出力上(下)界,然后对其余火电机组再进行重新的等微增率分配。然而,简单算例表明,补充求解方法的适用范围是有限的。为此,该文对火电机组最优负荷分配问题进行重新探索,推导教材方法适用的一个充分条件与一个必要条件。面向本科生与研究生,分别提出考虑机组上下界约束后的最优负荷分配方法,并进行严格的理论推导。理论推导与大量的仿真算例表明,在机组数量较少时,教材中的求解方法有可能适用,而机组数较多时,可能出现不适用的情况。该文所提方法可以将适用范围扩展到机组数量较多的场景,并且进行严格理论推导。希望该文可以为《电力系统分析》教学过程与教材修订提供帮助。

基于进化策略的多机系统PSS参数优化

该文提出了一种基于进化策略的多机系统PSS参数优化的新方法。在这种方法中,目标函数设定为度量所有机电振荡模态性能的函数,将PSS的参数优化表示为带不等式约束的非光滑优化问题。进化策略用于该优化问题的求解,从而找出PSS的优化参数。进化策略属现代全局优化方法的一种,它对优化问题本身几乎无任何限制,因其具有全局寻优能力,故可得到比常规优化方法更好的结果。且进化策略直接采用实型编码,因而可提高优化计算的效率。Anderson 3机系统和New England 10机系统的仿真结 果表明,该方法是一种有效的参数优化方法,得到的优化 参数对系统运行方式的变化具有良好的鲁棒性。

小干扰稳定性分析中一种关键特征值计算的稀疏实现

该文提出了一种大规模电力系统小干扰稳定性分析中基于稀疏技术的关键特征值求解方法。该方法借助于Cayley变换，将关键特征值计算变为主特征值的计算，导出了基于稀疏增广状态矩阵的幂法迭代公式，并利用稀疏2×2分块矩阵及稀疏三角分解技术实现了该方法。2个示例系统的计算结果验证了算法的正确性和有效性。该方法不但可用于低频振荡抑制中控制器参数的协调优化，而且其中使用的多种基本技术也可以推广到基于子空间法求取部分关键特征值的各种迭代计算中。

基于JACOBI-DAVIDSON方法的小干扰稳定性分析中关键特征值计算

提出了一种大规模电力系统小干扰稳定性分析的有效方法。应用Jacobi-Davidson方法求取系统状态矩阵的关键特征子集。该方法在搜索子空间中挑选出想要的特征值和特征向量的近似值,然后用与当前近似特征向量正交的子空间上的修正方程的解扩展搜索子空间,从而得到想要的特征值和特征向量的更好近似。算法中使用了电力系统线性化模型中的增广状态矩阵进行相应面向稀疏的计算,可准确求解修正方程,以保证算法具有渐进二次收敛速度。将提出的方法在46机系统上进行了试验,结果表明该方法灵活,稳定性好,能有效地求出系统的关键特征子集。

含HVDC和FACTS装置的混合电力系统潮流计算方法

将 HVDC 和 FACTS 装置的有功和无功功率处理为与电压相关的负荷,从而建立了含 HVDC 和 FACTS 装置的混合电力系统潮流计算模型,给出了新的求解方法,并提出了对于这种混合电力系统的连续潮流计算方法。计算中考虑了发电机有功功率和无功功率限制、带负荷调压变压器分接头的变化和负荷电压静特性等因素。仿真结果验证了所提出方法的正确性和有效性。

大规模电力系统关键特征值计算的Arnoldi-Chebyshev方法

介绍了一种Chebyshev多项式加速的显式重启Arnoldi算法,并用其直接求取大规模电力系统小干扰稳定性分析中状态矩阵的按实部递减的部分特征值,即关键特征值.这种方法构造了一个包含不想要特征值的椭圆,用由此椭圆确定的Chebyshev多项式获取新的初始向量,增强右端特征值对应特征向量在基向量方向的分量;进而运用新的初始向量构造Krylov子空间,求取按实部递减的特征值.3机和46机两个系统的计算结果表明,所提算法能够准确有效地求出系统的关键特征值,适合于大规模电力系统的特征分析.

基于分块QR分解的一种状态估计算法

文中提出了一种基于分块QR分解的状态估计方法。该方法把虚拟测量处理为等式约束,避免了由于权因子分散而导致的数值病态问题。在每次迭代中,通过对两个分块矩阵的QR分解和一个稀疏三角线性方程组的求解,实现了系数矩阵的三角分解。与带有约束的正规方程(NE/C)法相比,不但消除了Jacobian矩阵叉乘造成的信息损失,而且保证了分解的数值稳定性。稀疏QR分解采用了基于Givens变换的方法并利用最小度列排序和变主元消元策略,减少注入元素的数目,提高了状态估计的计算效率。试验系统的仿真结果表明了该方法具有良好的数值稳定性和鲁棒性,而且有较高的计算效率,可以满足在线状态估计的要求。

小干扰稳定性分析中按阻尼比递增的关键特征值子集计算

提出了大规模电力系统小干扰稳定性分析中计算机电振荡模态的一种有效方法。用Jacobi-Davidson方法求取系统状态矩阵按阻尼比递增的特征值子集,抓住了电力系统机电振荡分析问题的本质,避免了大量冗余特征值的计算,大大减少了计算量。另外提出了在Jacobi-Davidson方法中用Arnoldi分解构造初始正交子空间的方法,提高了该方法在迭代初期的计算效率。最后将提出的方法分别在46机和113机系统上进行了试验,结果表明利用所提方法能够有效地求出系统负阻尼和阻尼不足的所有振荡模态,适用于大规模电力系统的机电振荡分析。

频变输电线路模型中的低阶拟合方法

对特征阻抗和传播系数的有理函数拟合是考虑参数频变的输电线路建模中的关键步骤。传统的模域输电线路模型采用的Bode渐近线拟合法会产生大量零极点,其中一部分对提高模型精度没有作用并会导致电磁暂态仿真中产生不必要的计算。为避免冗余零极点的产生,提出了一种应用于频变输电线路模型中的低阶有理函数拟合方法。首先对线路特征阻抗和传播系数进行低阶零极点定位,然后用非线性最小二乘法提高拟合精度,从而实现对特征阻抗和传播系数的低阶有理函数拟合。对比Bode渐近线法的拟合结果,低阶拟合方法能够在保证拟合精度的同时降低拟合函数的阶数,从而提高电磁暂态计算效率。

紧急控制下最优切机切负荷方案的快速算法

提出了一种紧急控制下基于快速时域仿真的最优切机切负荷算法,包括快速时域仿真和最优切机切负荷2部分,以形成紧急控制策略表。最优切机切负荷问题实质上属于最优控制问题,又因切机和切负荷控制变量是常量,从而可方便地利用控制参数进行求解。充分考虑梯度的物理意义和切机切负荷的离散特性,提出了"微步离散法",并从稳定判据、积分步长和微步系数对该算法做进一步的改进。通过新英格兰39节点算例验证了所提方法具有快速、准确、实用和无收敛性问题等特点。

配电网检修计划制定的实用方法研究

以电力系统可靠性和经济学的成本-效益分析法为基础,提出了用成本-效益法制定电网检修计划的方法；定义了电网检修成本、检修效益、检修迫切性指标的概念和计算方法；提出了按检修迫切性指标,对检修项目进行排序的检修计划制定方法。按以上原理开发了制定电网检修计划的实用软件,并以延安地区电网为例进行了试验计算。计算结果表明了该方法的可行性和合理性。

基于TCSC技术和粒子群优化算法的电力系统阻塞疏导方法

提出了一种基于晶闸管控制的串连电容器(thyristor controlled series capacitor,TCSC)技术和粒子群优化算法的电力系统阻塞疏导方法。首先根据线路灵敏度分析确定安装TCSC的线路;然后提出了电力市场环境下电网中含有TCSC装置的阻塞疏导计算数学模型;最后运用粒子群优化算法对这一数学模型进行参数优化,达到疏导电网阻塞的目的。IEEE14节点系统算例表明,基于TCSC技术进行电网阻塞疏导是有效、合理的。

电力负荷的实用静态模型

在综述电力负荷建模研究现状的基础上，提出了电力负荷实用模型建模的方法．已完成的电力负荷的实用静态模型，以大量调查统计为基础。

小干扰电压稳定性判别中个别负荷行为的考虑

在文献［１］中曾将负荷节点模拟成一个恒定阻抗和一台等值感应电动机，在考虑电动机机械暂态过程的情况下，提出了一种通过比较两个潮流雅可比矩阵行列式的符号来判别小干扰电压稳定性的原理和方法。此文中将证明，这种判别电压稳定性的原理和方法，实际上可以计及每个具体的感应电动机动态行为对稳定性的影响，从而开创了在电压稳定性分析中考虑实际分散负荷行为的先例，并说明这种判别方法更符合电力系统的实际情况。

基于信赖域法的多运行方式下阻尼控制器参数协调

提出了一种多运行方式下电力系统阻尼控制器参数协调方法.在该方法中,采用多运行方式下所有机电振荡模式的阻尼比度量系统的小干扰稳定性,将所有阻尼控制器的参数协调表示为带不等式约束的非光滑优化问题,采用非光滑优化信赖域法求解该问题,求得的阻尼控制器协调参数对多种运行方式下系统的所有振荡模式具有总体最优的阻尼效果.算例分析中,Anderson 3机系统2.7 s收敛于最小阻尼比0.350 2,New England 10机系统28.8 s收敛于最小阻尼比0.177 6.结果表明,所提方法收敛速度快,能有效地抑制系统的低频振荡,适合于多机电力系统多种运行方式下的参数协调.

智能电网用断路器智能操作算法及在DSP上的定点仿真

简要介绍了断路器智能操作对信号处理的要求,给出了断路器动作需要满足的强实时性条件。对额定电流采用改进的快速傅里叶变换进行算法仿真,减少了计算量。对短路电流采用递推最小二乘校正算法进行仿真,使迭代法可以在DSP上实现,缩短了其消耗的采样数据窗口,且其实时性仍可达到系统的要求。基于Simulink软件对系统从正常工作状态过渡到短路工作状态的过程建立仿真模型,生成了分别包含2种状态的全电流信号;然后基于MATLAB软件,先对短路电流的软件识别算法进行了仿真,再结合改进快速傅里叶变换、递推最小二乘校正算法对全电流信号进行了仿真,仿真结果证明算法可满足智能操作的强实时性要求。

采用低阶动态补偿器的电力系统分散控制

提出一种用低阶动态补偿器抑制电力系统低频振荡的分散控制方法。安装在不同地点的多个低阶动态补偿器通过给定结构输出反馈统一设计,使系统的所有机电振荡模态具有整体最优的阻尼效果。用本地可测量和广域测量系统(wide area measurement system,WAMS)提供的部分关键远方信息共同作为补偿器的输入,从而可使本地振荡模态和区间振荡模态都得到良好的抑制。同时考虑多种运行方式优化控制器参数,使控制器具有更好的适应性;采用区域极点配置保证控制器具有一定的鲁棒性。最后,将控制器的参数求解归结为一个非光滑优化问题,并用梯度采样法进行求解。2个示例系统的仿真结果表明,该文所设计的控制器对低频振荡有着明显的抑制作用,优于传统的电力系统稳定器(power system stabilizer,PSS)。

解决电压延迟恢复问题的动态无功规划方法研究

电力系统故障后的电压延迟恢复问题可能导致系统负荷的大量损失,从而威胁系统安全运行。将基于轨迹灵敏度的动态无功规划方法用于抑制电压延迟恢复问题。通过轨迹灵敏度指标确定抑制电压延迟恢复问题的动态无功补偿安装地点,并在所确定的补偿点加装合适容量的静止无功补偿器。最后通过新英格兰39节点系统验证了该方法的有效性。

电力负荷动态模型综述

概括介绍了基于统计综合法和总体辨识法建立的各种负荷动态模型,分析了它们的优缺点和适用范围;提出了一种考虑综合负荷中配电网络的影响和感应电动机所占比重,通过大量仿真计算,对结果进行拟合从而建立负荷动态模型的新思路。

适应复杂电力系统多种运行方式的PSS优化配置

低频振荡的抑制是电力系统规划阶段和运行过程中必须考虑的一个重要问题。抑制低频振荡一般的方法是在励磁调节器上装设电力系统稳定器(PSS)。多机系统中,PSS的配置包括PSS安装位置的选择和参数整定。现有的研究工作主要考虑一种运行方式来进行PSS的优化配置,本文提出了一种同时适应系统的多种运行方式来进行PSS优化配置的方法。通过对西北电网三种典型运行方式的计算结果表明:为了获得更好的抑制低频振荡的效果,PSS的放大倍数不应限定为正值;如按一种运行方式对PSS的参数进行优化则对其它运行方式效果较差,而同时考虑多种运行方式,统一地进行PSS的优化配置则对各种运行方式都能良好地抑制低频振荡。