阻抗模裕度指标在新能源多馈入系统静态电压稳定评估的适应性分析

集中送出的新能源场站大多位于电网末端,随着其有功出力的增加,易出现静态电压失稳。该文将传统的阻抗模指标的应用对象由负荷推广至新能源场站,丰富了该指标在静态电压稳定评估方面的适用性场景,包括含无功补偿的新能源系统、新能源集群馈入系统、以及新能源多机多馈入系统。具体地,首先,分析新能源单馈入系统的临界静态电压稳定条件,并据此给出用于评估新能源场站静态电压稳定性的阻抗模裕度指标及稳定判据;其次,通过将无功补偿设备并入系统阻抗,分析无功补偿对于指标的影响;再次,证明在新能源的集群馈入系统中,公共耦合点(point of common coupling,PCC)的电压失稳将发生在单个新能源场站之前,并据此确定PCC点作为指标的计算节点;之后,为考虑多机多馈入系统中不同新能源场站间的影响,在指标的计算过程中,保留待评估的关键新能源场站,将其他新能源场站等值为阻抗,并入节点阻抗矩阵中,实现方法在多机多馈入系统中的扩展应用。最后,基于PSD-BPA中建立的单机单馈入系统、多机多馈入系统、以及某省实际大电网算例验证指标的有效性。

电压稳定裕度指标分析方法综述

对现有的电压稳定裕度指标分析方法进行了总结和评述。对复杂系统采用Ｐ—Ｖ或Ｑ—Ｖ曲线分析电压稳定的局限性进行了讨论，指出Ｐ—Ｖ，Ｑ—Ｖ曲线是描述简单系统（两维空间）电压稳定性的工具，但并不能很好地描述复杂系统（多维空间）的电压稳定性。当选定区域的负荷节点功率增长，其它负荷节点功率保持不变时，判断是否到达负荷极限点的判据ｄλ／ｄｋ＝０并不一定成立。最后，还指出了计算裕度指标时所面临的困难。

基于暂态稳定裕度指标的最优潮流求解

基于一种新型暂态稳定裕度指标,提出了求解含暂态稳定约束的最优潮流(SCOPF)新方法。该方法利用暂态稳定裕度指标及其灵敏度组成的不等式代替暂态稳定约束,将针对预想故障的优化潮流问题转化为常规非线性规划问题。所用的暂态稳定裕度指标基于故障后电力系统稳定域边界隐式方程,可由稳定域二次近似获得其近似估计。所提出的SCOPF求解方法易于实现,可处理多个预想故障,算法具有良好的收敛性和合理的计算时间。在新英格兰10机39节点系统中进行的仿真验证了该方法的有效性。

基于交流电路运行特性的电压稳定裕度指标

在分析交流电路临界电压崩溃特性的基础上,确定了交流电路支路临界电压崩溃的边界,提出了基于交流电路运行特性计算电压稳定裕度指标的方法。算例表明所提算法有效规避了在接近崩溃点附近潮流收敛困难的问题。

基于电路理论分析电压稳定裕度指标

用电路理论定义电压稳定裕度指标并提出简单、快速、准确地从正常运行电网中搜寻电压弱支路的方法。经IEEE5节点系统算例验证,该方法正确有效。

复合电压薄弱性指标及以其为导向的无功优化策略

提出了一种新的电力系统薄弱环节确定指标,并提出以系统薄弱环节分析为导向的多目标函数无功优化方法。首先,融合薄弱性指标电压和功率两方面的特点和优势,定义了新的薄弱环节复合裕度判定指标,综合描述负荷正常工作点与电压崩溃点的距离;以该指标为判定标准识别出系统的电压薄弱环节点集,由此点集构成无功优化的待补偿节点集。然后,建立多目标无功优化模型,采用改进自适应遗传算法,在算法选择环节采用确定式选择原则替换传统轮盘赌法,进而完成多目标无功优化模型求解。最后,以IEEE 30节点系统和新英格兰IEEE 39节点系统为仿真试验案例,通过优化后多项系统运行指标与传统方法计算结果的对比,验证了以新的薄弱环节判定指标为无功优化策略的有效性和优越性,同时也证明了改进后的自适应遗传算法在多目标无功优化计算中的高效性。

特高压直流分层接入方式下受端换流母线电压稳定裕度分析

为了保证新型特高压直流分层接入方式下的电压静态稳定,基于阻抗匹配理论研究了特高压分层接入方式下受端各换流母线的电压稳定裕度。首先,采用电网节点阻抗矩阵和多端口网络等值方法,将分层接入方式下的直流从其落点处等值成两个相对独立单端口网络的形式;进而,利用阻抗匹配定理,推导了分层接入方式下直流在各层换流母线电压稳定裕度的计算表达式;然后,研究了虚拟电压源、虚拟阻抗和虚拟功率的直流等值方案,分析了3种等值方案下所提出电压稳定裕度指标的差异性。最后,以实际锡盟–泰州±800 k V直流输电工程电网数据计算了等值方案下23节点的电压稳定裕度为29.1%,12节点电压稳定裕度为47.5%,算例结果验证了该电压稳定裕度指标在评估换流母线电压稳定性上的可行性。

辨识电网薄弱节点的多准则综合电压稳定指标

提出了一种辨识电网薄弱节点的多准则综合电压稳定指标。首先根据P-V和Q-V曲线计算出节点的电压变化指标和无功功率裕度指标;在此基础上,提出了采用理想点评价方法将2种电压稳定指标进行综合用于辨识系统薄弱节点。通过不同的权重系数组合可实现不同指标偏好的决策分析。我国某实际电网的算例分析结果验证了所提方法的实用性和有效性。

电压稳定裕度对于参数的灵敏度的直接计算方法

对于含参数的微分代数电力系统模型,鞍结分岔是静态分岔中最为普遍存在的一种分岔,往往导致电压振荡直至崩溃。而电压稳定裕度容易受到系统参数的影响,即所谓的稳定裕度对参数的灵敏度。为此给出一种解线性方程组直接求解电压稳定裕度对参数的灵敏度的新方法。该方法只需求解左端系数为扩展潮流Jacobi矩阵的线性方程组,避免了零特征值对应的左特征向量的迭代求解,计算量小,计算速度快,尤其适用于研究静态电压稳定性。IEEE标准的118母线检测系统仿真验证了该方法对于电力系统负荷裕度灵敏度计算的有效性。

考虑灵活性的交直流混联配电网分布鲁棒优化运行

为适应未来配电网交直流混联的配电方式、应对新能源不确定性带来的运行灵活性调节量不足问题,提出一种考虑灵活性的交直流混联配电网两阶段分布鲁棒优化运行模型。首先,在交直流混联配电网架构下,分析其灵活性资源供需关系,定义上调/下调灵活性裕度指标;其次,综合考虑系统中各类约束,构建描述配电网经济性、新能源消纳性与灵活性的优化运行模型,结合数据驱动生成的风光典型场景,采用基于综合范数距离的分布鲁棒优化方法处理风、光出力不确定性,并根据优化变量的出力特性构建两阶段分布鲁棒优化运行模型;最后,对模型进行凸性转化与求解,通过修改的33节点交直流混联配电网算例验证模型的有效性。

一种求取静态电压稳定裕度的新方法

通过分析简单交流支路的功率负荷能力,提出了求取静态电压稳定临界点的新算法。在确定临界电压崩溃点的基础上,通过比较不同的计算裕度指标的方式,提出采用复功率差值的模来表示静态电压稳定裕度是比较合理的。本文还给出了IEEE 5节点系统的算例。

基于一种综合指标的河北南网静态电压稳定分析

河北南网是华北地区重要的受端电网,它肩负着山西电力到京津唐、山东电网的转送任务。随着电网规模的扩大、网内负荷急剧增长、特高压接入等,河北南网的电压稳定问题将更加凸显,因此,对河北南网进行电压稳定性分析具有重要的现实意义。本文首先介绍了有功裕度指标K_P和灵敏度指标dU_L/d QL的基本概念及求解方法;然后,基于理想点法将这2种指标进行综合,并采用符合指定功率增长方式的权重系数,提出了一种判别系统薄弱节点和区域的综合电压稳定指标;之后,利用PSD-BPA潮流程序分析了河北南网的静态电压稳定性,计算了系统中各负荷节点的上述3种指标,以及网内各供电分区的有功裕度;最后,根据计算结果指出了系统中电压稳定的相对薄弱节点和区域,分析了各分区的静态电压稳定水平,并提出了一些针对性措施作为改善系统电压水平的参考。

基于改进动态阻抗法的电网静态电压稳定裕度快速评估

戴维南等效参数准确辨识是实现电网静态稳定在线评估的关键。采用两个时刻潮流的辨识方法很难保证两时刻之间等效参数不变的假设条件。首先分析了现有等效参数辨识方法存在的问题,提出了一种基于动态等效阻抗的改进等效参数辨识方法,利用当前运行点和预估点在线快速计算等效参数。改进方法解决了负荷功率恒定和多节点负荷功率同时变化时原方法失效的问题。在此基础上,利用阻抗模指标对电网静态稳定裕度进行评估。最后,通过仿真验证了所提方法的有效性。

基于最小电压稳定裕度的分布式风电在配电网中的选址定容

为综合考虑分布式风电的良好环境效益和出力的随机波动性,提出改进的基于支路传输功率极限的最小电压稳定裕度指标(minimum voltage stability margin index,MVSMI)的概念,并通过理论证明其合理性。同时基于最小电压稳定裕度指标建立分布式风电在配电网选址与定容的多目标优化模型;模型取系统弱节点的最小电压稳定裕度最大化和系统经济效益最大化作为两个目标函数;并运用自适应变异多目标粒子群算法对该模型进行求解,通过在IEEE-33节点配电系统的仿真验证,表明所提的最小电压稳定裕度指标能够得到风电在随机出力情况下的节点电压稳定裕度,能为风电在配电网的选址定容多目标规划提供更好的指导。

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。

含分布式电源的配电变压器稳态电磁干扰抑制方法

传统电磁干扰抑制方法易受到高次谐波电磁分量影响,导致应用效果不理想。为此,提出一种含分布式电源的配电变压器稳态电磁干扰抑制方法。分析含分布式电源的配电变压器稳态特性,获取功率因数稳定裕度指标,改进铁心磁通密度、磁致伸缩率和斜接缝区搭接面积。通过改进变压器组成参量控制磁密、磁致伸缩次数、斜接缝区搭接面积,避免产生高次谐波电磁分量。设计干扰抑制装置,将中性点直流电流抑制到零,结合逻辑运算,制定装置抑制电磁干扰方案。由实验结果可知,该方法电磁幅度最大值为0.4 W/cm~2,能够有效抑制干扰电磁。

面向多维信息融合的铁路TFDS设备协调智能调度

铁路TFDS设备存在布局分散,调度指令执行时间过长的问题,为解决上述问题,提出面向多维信息融合的铁路TFDS设备协调智能调度方法。在LAMP平台的基础上,定义多维信息融合标准,联合设备调度的物理量建立目标函数,通过推导可调度区间的方式,计算灵活裕度指标求解结果,设置风险约束条件,构建铁路TFDS设备协调智能调度模型,实现面向多维信息融合的铁路TFDS设备协调智能调度。实验结果表明,在多维信息融合思想作用下,单一调度指令执行时长不超过13.1 ms,铁路TFDS设备的统一化行为能力大大提升,与多时间尺度优化调度方法相比,更符合实际应用需求。

基于响应的电网暂态稳定态势在线量化评估方法

广域测量系统工程化成熟应用为基于响应的电网暂态稳定分析与控制研究提供了新的契机,而暂态稳定态势在线量化评估是关键。以单机无穷大系统为例研究并证明不同观测支路比例段的静态和暂态稳定态势剖分特性,即同趋和同达失稳点特性。该剖分特性表明,可间接利用发电机端口外网络的相量测量装置有效测量信息评估电网暂态稳定态势的可行性。根据发电机转子加速度方程,严格推导电网任意机组对的等效单机系统虚拟功角特性正弦函数表达式,并基于该表达式,提出一种基于响应的电网暂态稳定裕度指标。用IEEE-9节点和新英格兰10机39节点系统进行仿真,验证了所提方法的有效性及工程可操作性,为基于响应的电网暂态稳定在线监控提供了有力的技术支撑。

基于改进粒子群优化算法并计及静态电压稳定性的电力系统无功规划

提出了基于改进粒子群优化算法的无功规划方法,该方法有效提高了初始粒子的质量,消除了传统粒了群优化算法的边界振荡现象,利用电压稳定裕度指标对系统负荷节点进行排序,选择其中电压稳定性较薄弱的节点作为无功补偿装置的安装点,将电压稳定裕度最大作为无功规划的目标函数之一,以改善系统的静态电压稳定性。该规划方法在IEEE30节点系统的应用结果表明其在降低网损的同时能够有效提高负荷节点的电压稳定裕度。

利用回路电流和节点电压混合分析法快速构造电压稳定域

应用回路电流和节点电压混合分析法对π型基本回路模型进行了分析,给出了一种利用节点注入功率和网络参数快速构造基于状态空间的电压稳定域的方法。提出了一种新型快速计算电压稳定裕度的指标,该指标以负荷节点注入电流幅值的平方与节点无功功率之间的差值来表征电压稳定裕度。最后将所提出的方法应用于IEEE30节点系统和IEEE118节点系统,并与已有算法进行了比较,验证了该方法的可行性。