电力系统静态电压稳定极限及裕度计算综述

介绍几种静态电压稳定极限指标,如负荷裕度、雅可比矩阵奇异值、灵敏度指标、阻抗模等;对静态电压稳定极限及裕度的计算方法,包括奇异值分解法、灵敏度法、连续潮流法、直接法、非线性规划法等进行详细的总结和评述,指出它们各自优缺点;重点介绍计算一种N-1故障情况下电压稳定极限及其裕度的新方法,计算速度快,该方法具有很强的实用价值;最后介绍提高电压稳定的一些应对措施。通过全文可对目前静态电压稳定极限及裕度计算方法有一个全面了解和充分认识。

电力系统小干扰电压稳定极限的一种实用算法

首先建立了一种求解电力系统小干扰电压稳定极限的数学模型，该模型考虑了从给定运行情况到极限运行情况的负荷增加过程中，发电机的有功变化、功率限制及有载调压变压器的分接头调整等因素。然后提出了该问题的实用简化求解方法，并给出了西北４５机２２０节点系统的计算结果，表明所提算法既比现有方法更加符合实际情况，又具有较快的求解速度。

AC/MTDC 系统电压稳定极限计算

提出一种交流—多端直流联合电力系统电压稳定极限的计算方法，该方法首先推导出直流状态量和给定控制量以及换流器交流母线电压间的关系方程组，在此基础上分解计算直流系统方程和交流系统方程，并简捷地计及交直流网络间耦合关系，然后用崩溃点方法来计算交流—多端直流联合系统的功率裕度。该方法计算简单，计算速度快。

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。

一种关于静态电压稳定极限的工程改进计算方法

基于视在功率推导的静态电压稳定极限解析表达式,给出判别静态电压稳定薄弱点的指标,并提出一种关于静态电压稳定极限的工程改进计算方法。工程中主要采用电力系统仿真软件来计算静态电压稳定。该方法在稳定计算程序中模拟负荷增长,解决普通潮流算法中存在的静态电压稳定极限附近运行点潮流不易收敛造成的极限误判问题;在潮流计算程序中将区域内发电机PV节点修改为PQ节点,解决稳定计算程序由于计及发电机动态调节特性造成的无功出力超发问题。最后,以北京某分区电网为例,验证该计算方法的适应性。

基于准稳态分析求取中长期电压稳定极限新方法

采用准稳态分析方法,通过一系列准稳态平衡点获得中长期系统轨迹,研究了考虑负荷需求增长模式和系统扰动影响下的中长期电压稳定极限。该算法通过选取连续变量使得在系统极限点附近具有良好的收敛性,能较准确地计算负荷裕度,兼顾了计算的效率和准确性。基于该算法首先研究了一类较简单情况,即只考虑静态负荷和由OLTC动作所反映的负荷恢复;然后考虑更为一般的情况,即系统中含具中长期恢复特性的动态负荷。最后给出了基于测试系统的仿真算例,验证了方法的正确性。

电压稳定极限曲面法向量在无功补偿选址中的应用

合理地选择无功补偿装置的安装地点对于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选址方法的局限性,提出了一种基于节点注入功率空间中电压稳定极限曲面的法向量指标用于无功补偿选址,并通过理论分析证明了法向量指标指导无功补偿的合理性。对IEEE39节点系统测试结果表明,与传统方法相比,法向量指标可以处理鞍结分岔和极限诱导分岔两类电压稳定临界点情况下的无功补偿选址,具有更大的适用范围。

再议PiN器件的极限雪崩电压

叙述了国内外对PiN器件雪崩电压理论极限的论述，详细说明了用ni=ND作为判定PiN器件雪崩电压理论极限依据的合理性。进而说明了这一研究的重要意义。

N-1故障后系统小干扰电压稳定极限点计算

构建了负荷采用三阶感应电动机并联恒阻抗表示的电力系统短期电压稳定分析数学模型,并推导出负荷增减的表示方法。根据系统小干扰方程状态矩阵特征值为零的特点,提出了计算小干扰电压稳定极限点的数学模型,以求得N-1故障后系统从当前运行状态到电压稳定极限点需增减的负荷。通过对发电机稳态方程中功角的三角函数项引入辅助变量,将极限点计算模型转化为关于未知量的线性或二次函数,进而可采用最优乘子牛顿法计算极限点,以解决极限点处系统稳态方程雅可比矩阵奇异带来的收敛困难。IEEE9节点系统和IEEE39节点系统的计算结果表明该方法能够可靠地收敛到N-1故障后系统的小干扰电压稳定极限点。

风电接入系统静态电压稳定极限点的快速计算方法

针对连续潮流法求取P-V曲线时,存在每次迭代计算时其雅可比矩阵需要根据初始状态(上一个潮流解)重新构成和预估步长选择困难的问题,提出了改进的连续潮流法。首先是将常规潮流计算(牛顿-拉夫逊法)改进为快速分解法,对整个改进过程进行了详细推导,然后利用二次曲线拟合方法快速求得静态电压稳定极限点。将改进方法应用于酒泉风电接入系统。仿真结果表明:改进连续潮流法在保证计算精度的前提下,计算时间大为缩短,改进连续潮流法适合于在线运行。

再议PiN器件的极限雪崩电压

叙述了国内外对PiN器件雪崩电压理论极限的论述，详细说明了用ni=ND作为判定PiN器件雪崩电压理论极限依据的合理性。进而说明了这一研究的重要意义。

有载调压变压器变比变化对静态电压稳定极限的影响

以系统最大传输功率和负荷节点临界电压为着眼点,在静态范围内分析有载调压变压器分接头调整对静态电压稳定极限的影响。研究表明,调整有载调压变压器变比使其发生变化,负荷节点电压、最大传输功率和负荷临界电压均将发生有规律的变化。

电力系统动态元件特性对电压稳定极限的影响

电力系统电压稳定性问题本质上属于动态问题，因此分析电压稳定问题必须考虑系统中主要动态元件的特性。文章以简单系统为例通过分析与计算研究了负荷、发电机及其调节系统等动态元件特性对小干扰电压稳定极限的重要影响，说明了基于常规潮流雅可比矩阵奇异性和Ｐ－Ｖ曲线拐点等电压稳定静态分析方法的不严格性。

基于小波神经元网络的电压稳定极限判定方法

在求解节点一对相关邻近潮流解的基础上 ,采用小波神经元网络对电压稳定极限附近 P - V曲线的数字模拟方法进行了研究 ,建立了计算点电压静态稳定临界状态的小波神经元网络模型。仿真结果表明 。

基于电压稳定极限曲面法向量的风电接入配电网随机无功优化

利用电压稳定极限曲面法向量指标对配电网无功补偿节点进行选址,在此基础上利用遗传算法对配电网进行无功优化。首先对风电机的出力进行建模,然后利用基于拉丁超立方采样的蒙特卡洛方法得到系统的节点电压、风电机无功出力、电压稳定裕度等变量的期望与标准差。IEEE 33节点系统的计算结果表明,所提方法可以改善配电网无功分布,提高电压水平,降低配电网运行的风险。数值分析的结果表明,该方法可以有效选择系统的薄弱节点,使得系统各个节点电压分布更加均匀,同时能够给系统运行留出更多裕量。

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。

电力系统电压稳定极限的模型和算法

电力系统电压稳定极限是直接的电压稳定裕度指标,其精确和快速计算一直是电力系统中的一个重要问题。本文提出便于利用的求解电力系统近似电压稳定极限增广潮流方程,提出了考虑各种约束条件的电压稳定极限的非线性规划模型,把电压稳定极限的求解问题转化为易于处理各种约束和能克服极限点处潮流方程雅可比矩阵奇异造成的数值计算困难的非线性规划问题,实现了考虑发电机调整约束下的电压稳定极限的精确计算。

基于戴维南等值的系统静态电压稳定极限及稳定裕度快速计算方法研究

基于戴维南等值定理,考虑阻抗模裕度指标定义,提出一种基于短路电流计算的系统等值阻抗计算方法,并在此基础上进一步提出一种系统静态电压稳定裕度的快速计算方法;考虑负荷裕度指标,又提出一种系统静态电压稳定极限的快速计算方法,并以此为基础结合负荷节点初始有功功率来计算负荷节点的静态电压稳定极限。通过PSD—BPA机电暂态仿真软件,以单机带负荷与实际区域电网为算例来验证所提方法的有效性。

无功补偿对新能源汇集送出区域静态电压稳定极限的影响

为研究无功补偿对新能源汇集送出静态电压及稳定极限的影响,结合实际网架结构和运行特性,基于电压损耗公式,分析汇集站是整个区域电压最薄弱点,针对汇集站相对于枢纽站的电压损耗进行理论推导分析,表明静态电压主要影响因素为网架结构参数、有功功率、无功补偿,静态电压稳定极限主要影响因素只有网架结构参数,但是通过增加无功补偿可以提高电压水平,因此实际上无功补偿对静态电压稳定极限也有一定提升作用,在实际电网模型上进行仿真,观察不同容量可调无功补偿设备对母线电压、线路两侧无功功率、静态电压稳定极限影响,结果表明汇集站配置可调无功补偿设备可以提高新能源汇集送出静态电压稳定性,对静态电压稳定极限虽也有一定提升作用,但是作用有限。

串补提升新能源大规模汇集远距离输送的静态电压稳定极限的研究

新能源大规模汇集远距离输送模式的静态电压稳定极限受到送出通道参数的影响,会限制新能源的发电和送出能力;在送出通道加入串补可以提升静态电压稳定极限,增强新能源发电和送出能力。对静态电压稳定极限主要影响因素的数学模型进行推导和分析,搭建仿真模型,改变串补的补偿比例和网架规模,分析静态电压稳定极限和有功出力同时率的变化规律,得出的结果和理论分析相符,并且对新能源的发展规划具有一定指导意义。