研究电力系统电压动态稳定性的一种新方法(下)──实例分析

通过2个研究实例，对一般电力系统电压动态稳定性进行分析研究，应用分叉理论及映射原理，将系统雅可比矩阵特征复平面进行特定变换，从而寻求平衡解流形上动、静分叉点。研究分析系统电压从稳定到失稳乃至崩溃的发生发展过程，分析了励磁调节器的限制作用对电力系统动态电压稳定性的影响。实例结果验证了所提方法的正确性、有效性和实用性，并提出了一些新看法。

电力负荷的电压动态稳定性的数值仿真方法

电压稳定问题是电力系统的重要研究课题,利用仿真技术可实现电压稳定问题分析。对电力负荷的电压特性进行研究,在电力负荷动态模型及其小扰动分析的基础上,构建系统动态电压稳定的微分-代数方程组,利用Matlab软件编程求解,绘制负荷的电压动态稳定曲线,实现了电力负荷的电压动态稳定过程的数值仿真,为研究电压稳定特性及电压失稳过程提供了一种有效的仿真方法。

以简化直接法求解电力系统动态电压稳定Hopf分岔点

对于1个n维电力系统,以往求解Hopf分岔点的直接法需要解1个2n+2维的方程组,计算量很大,极易陷入维数灾难。该文把一种直接求解Hopf分岔点的新方法引入到电力系统动态电压稳定分析中。该方法构造了1个n+2维的拓展系统,该拓展系统由描述电力系统动态特性的微分代数方程组和2个标量方程组成。直接求解该拓展系统就可以获得电力系统动态电压稳定的Hopf分岔点,简化了计算过程。2个典型电力系统动态模型的算例,验证了其有效性。该方法计算量相对较小,适用于大型电力系统动态电压稳定的分析计算。

计及STATCOM的动态电压稳定概率评估

系统随机参数的变化对系统动态性能有着重要的影响,为分析系统中随机参数对动态仿真的影响,提出了一种基于两点估计法的动态电压稳定性概率评估方法。该方法引入两点估计法并结合准稳态分析过程来评价系统动态电压稳定性,考虑到STATCOM在电压稳定中的重要作用,运用所提出的方法对计及STATCOM的系统进行研究,并统计系统节点电压在随机故障下的电压跌落概率指标,快速得到所求变量的近似分布。仿真计算表明该方法计算速度快、精度高,对系统的分析规划具有一定指导作用。

特高压直流输电接入江西电网动态电压稳定分析

以特高压直流输电线路接入江西电网为背景,基于江西电网规划数据,采用BPA作为分析软件,对江西省电网的动态电压稳定性进行分析。结合稳定曲线分析工具,依据动态电压稳定判据进行仿真计算,结果表明:江西电网系统内所有500kV(除赣高安、赣芦洲、赣新余外)及其以上电压等级交流线路发生三相短路故障,江西电网无需采取任何措施,江西省内枢纽母线动态电压稳定;赣高安、赣芦洲、赣新余分别发生三相短路故障后会引起赣换流母线电压失稳,采用直流功率调制措施后失稳现象消失;直流系统发生闭锁故障后,赣换流母线电压偏高,采取切除无功补偿措施,母线电压恢复正常。

考虑异步电动机的动态电压稳定特征值指标

为更加精确、快速地判断系统动态电压稳定性,提出了系统动态电压稳定的特征值指标IDVSE(dynamic voltage stability eigenvalue index),并计及异步电动机负荷三阶机电暂态模型,对异步电动机负荷进行暂态等效和特征值分析,进而判断系统动态电压稳定性。该指标克服了动态电压稳定指标的不精确性和计算量大等问题。BPA软件对IEEE30系统的时域仿真结果验证了该指标的有效性和准确性。

基于广域测量系统的电压稳定动态监测

基于同步相量技术的广域动态测量系统,可以在时空坐标下监测电力系统动态运行特性,弥补了现有SCADA系统和故障滤波系统的不足,为大电网动态电压稳定监测奠定了基础。介绍了WAMS的基本原理,接着比较详细地阐述了电压稳定在线监测系统的内容及其在线应用的具体实现方法。在EPRI-36节点系统上的仿真结果验证了该监测系统的有效性。

直接计算动态电压稳定Hopf分岔点的方法

对于一个n维电力系统,若用直接法求解Hopf分岔点,需要解1个3n+2维的方程组,计算量大,易陷入维数灾。该文提出一种降阶求解动态电压稳定Hopf分岔点的新技术,其特点是将直接法的3n+2维牛顿迭代方程组降为n+2维线性方程组求解。与传统直接法相比,该方法计算量小,适用于大型电力系统动态电压稳定的分析计算。2个典型电力系统动态模型的算例验证了其可行性和高效性。

交直流互联系统动态电压稳定的分岔值分析(英文)

采用分岔理论分析交直流系统的动态电压稳定性。首先给出了交直流系统的一类详细微分代数模型,采用改进连续法构造分岔检测函数计算系统的分岔值。对考虑发电机励磁极限时系统发生极限诱导分岔的情况进行了详细的探讨。以基于Walve负荷模型的IEEE 9节点交直流系统为算例,验证了算法的有效性。在此基础上,分析了交直流模型中的主要参数及直流控制方式对分岔值的影响。最后探讨了低压限流环节(voltage dependent current order limiter,VDCOL)对系统稳定性的影响。仿真结果表明:计及VDCOL后,系统状态矩阵一对共轭特征根发生跳变,导致系统振荡失稳。

利用重启动精化Arnoldi方法计算动态电压稳定分析中的关键特征值

将一种重启动精化Arnoldi算法引入到电力系统动态电压稳定分析中来,用于求解大型系统雅可比矩阵特征值。该方法基于精化投影思想,利用精化Ritz向量代替传统的Ritz向量作为待求矩阵的近似特征向量,从而丰富了投影子空间中含有的所求特征向量的信息,提高了算法的收敛性和可靠性。两个算例表明该算法可以有效的求出大型电力系统雅可比矩阵的一组共轭特征值,以此可以判断系统中是否出现了Hopf分岔,为进一步分析电力系统的动态电压稳定性提供了理论依据。

交直流互联系统换流母线动态电压稳定判据

交直流系统之间的相互作用,尤其是与弱交流系统连接时,会带来电压不稳定、动态不稳定等一系列问题。受端系统为弱系统时,换流站交流母线的电压稳定性成为困扰直流输电系统正常运行的一个重要问题。在以往研究的基础上,提出了一种判断交直流互联系统逆变站换流母线动态电压稳定性的判据,该判据简单且判断速度较快。利用BPA仿真软件,对两端直流系统(以下简称2DC系统)直流闭锁故障时的换流母线动态电压稳定性进行了分析,研究结果验证了判据的有效性和合理性。

电力系统动态电压稳定分析方法及其研究进展

介绍了电压稳定研究的发展过程,分析了静态电压稳定与动态电压稳定的区别和联系,论述了动态电压稳定研究的重要性。着重介绍了动态电压稳定分析的小干扰分析法、动态潮流法、时域仿真法、直接法和分岔理论分析法,分析了各种方法的优缺点以及研究动向,最后展望了动态电压稳定分析研究的前景。

动态电压稳定分析方法综述

电压稳定本质上是一种动态现象。动态电压稳定包括小扰动稳定和大扰动稳定。小扰动稳定分析时可在平衡点处将电力系统非线性微分方程线性化,在此基础上对稳定问题进行研究;而大扰动稳定必须通过非线性微分方程进行研究。其分析方法有时域仿真法和能量函数法等。文章对动态电压稳定的分析方法进行了总结和评述,指出了各种方法的优缺点,并展望了其发展方向。

APFC Boost电路中电压环动态稳定性研究

在APFCBoost电路中,当需要高电压输出时,电压误差放大器易饱和输出致电压环失效,使基准电流幅值达到最大,进而使电感电流无法继续增加,最终输出电压小于设定值。针对该问题,文中提出根据电压环方程式得出的电压环动态稳定性判据来检验设计参数是否能使电压环动态稳定工作,进而使输出电压达到设定值。

含动态负荷的非线性电力系统的多参数电压稳定性分析

应用混沌分岔理论研究了有功负荷P_1、无功负荷Q_1和发电机机械功率P_m对含Walve综合负荷的电力系统动态电压稳定性的影响.在有功、无功负荷取不同值时,通过Lyapunov指数谱、平衡解流形和相轨迹时域仿真对参数改变时系统的状态变化进行综合分析.结果表明,在P_1轻载、Q_1由0增大或Q_1过载、P_1由0增加时,Hopf分岔和鞍结分岔为系统电压失稳和电压崩溃的动力学本质,且随着分岔参数增大,电压水平均有明显降低;当P_1轻载、Q_1重载时,一方面随着P_m的改变电压水平略有下降,另一方面系统在鞍结分岔点(鼻点)前,因倍周期分岔进入混沌不确定状态,在P_m受小扰动后,由于系统混沌轨道拉伸与折叠变换不平衡导致系统发散而发生电压崩溃;研究结果还表明,当电力系统运行在有功或无功轻载情况下,可通过调节P_m来扩大电压稳定运行范围,提高电网功率传输极限,但当有功轻载无功重载时,这一调节范围要考虑倍周期分岔的影响.

发电机励磁系统调节参数对电力系统动态电压稳定的影响

电力系统电压稳定问题的本质是动态稳定问题,感应电动机、热载负荷等负荷特性对电压稳定有重要影响。发电机是电力系统最重要的动态无功源,发电机励磁系统的快速励磁能力是预防系统电压失稳的重要保障。为从电源侧出发研究发电机励磁系统调节参数对系统动态电压稳定的作用,详细分析了发电机励磁系统调节参数对发电机的快速励磁能力和动态电压支撑能力的影响。最后,应用PSAT仿真软件对IEEE14节点系统进行了仿真计算。研究结果表明,发电机励磁系统调节参数对保持电力系统动态电压稳定的具有重要作用。

多馈入直流系统换流母线动态电压稳定性分析

直流输电系统中换流器运行时消耗大量的无功功率,致使逆变侧的电压稳定问题最为突出,若所联交流系统强度较弱,则电压稳定问题更为严重。近年来,国内直流输电系统陆续投产,直流系统间的相互作用使得多馈入直流系统的电压稳定性更为复杂,仅研究单条直流系统的电压稳定性已无法满足工程实际需求。以两馈入直流系统模型为例,研究换流母线补偿的无功大小、直流间耦合程度、以及多馈入短路比大小对多馈入直流系统换流母线电压稳定性的影响。NETOMAC仿真结果表明,在多馈入直流系统中,在一定范围内增大换流母线无功功率补偿、减小直流系统间电气距离、增大所联系统多馈入短路比均对动态电压稳定有利。

一种求解电力系统动态电压稳定Hopf分岔点的新型混合方法

求解非线性动力系统Hopf分岔点的方法主要有连续法和直接法两种,提出了一种求解Hopf分岔点的混合方法,并应用到电力系统动态电压稳定分析中。以描述电力系统动态特性的微分方程(ODE)为研究对象,构造了一个相对简单的拓展系统,并利用同伦方法来求解该系统,所得的系统孤立解即为动态电压稳定的Hopf分岔点,也就是动态电压稳定的临界点。可以有效克服直接法对初值要求比较严格的缺点,同时利用相对简单的拓展系统来求解,在一定程度上减少了计算量。最后利用一个简化的电力系统动态模型进行验证。

OLTC和OXL的动态特性对电力系统长期电压稳定性的影响研究

在MATLAB/SIMULINK环境下,通过考虑慢动装置(有载分接头变压器OLTC、过励限制器OXL)的动态特性来研究一个简单电力系统长期动态电压稳定性。经过研究发现:对于某些干扰,系统可能不会遭遇短期电压稳定性问题,但是由于发电机过励限制器等的作用,却会遭遇长期电压稳定性问题。同时还发现:向负荷节点提供大量无功功率可以提高系统的长期和短期电压稳定极限。

考虑电压稳定约束的无功规划研究综述

随着电力市场进程的加快,系统运行不断逼近极限,电压稳定已成为影响系统安全的焦点问题,而合理的无功规划对保持系统电压稳定具有重要意义。首先解释了考虑电压稳定约束的无功规划基本概念,接着对目前基于静态和动态电压稳定约束的无功规划模型和求解方法进行总结与评述,提出了该领域需要深入研究的五个关键问题,强调了考虑安全性和经济性的无功规划是当前该领域的发展趋势,最后指出了建立基于动态电压稳定裕度的无功规划模型是避免系统电压崩溃的关键。