考虑极限诱导分岔的静态电压稳定域

随着高比例可再生能源在电力系统中的广泛应用,可再生能源的波动性和随机性对电力系统静态电压稳定评估带来挑战,电力系统静态电压稳定域(static voltage stability region,SVSR)可以全面分析和监测电力系统电压稳定性,其关键是快速准确地构建稳定域边界。针对传统连续潮流法和非线性规划法计算量大的问题,提出一种基于SVSR边界拓扑性质的SVSR边界构建优化模型,根据边界连续且光滑的性质,由已知边界点通过预测-校正方法直接计算相邻边界点。在此模型基础上提出一种极限诱导分岔识别方法,构建考虑极限诱导分岔的SVSR边界。最后通过算例分析验证了所提方法的可行性和准确性。

基于连续潮流的极限诱导分岔检测方法

对极限诱导分岔产生的原因进行了分析,提出一种基于连续潮流的极限诱导分岔检测方法。该方法首先采用灵敏度法预估即将起作用的不等式约束条件;然后将此不等式约束转为等式约束,并将其作为连续变量引入潮流方程,精确地求解出结构变换点处的状态值;最后,利用所提出的3个判断准则对结构变化点进行检测,从而判断极限诱导分岔点的存在。在IEEE118节点系统上验证了该算法的正确性和有效性。

鞍结分岔与极限诱导分岔的电压稳定性评估

提出了一个改进的约束优化方法来计算电压稳定性评估指标——负荷裕度,并以此来评估新型的电压崩溃现象——极限诱导分岔和传统的鞍结分岔。为了和现有的一些电压评估算法保持一致性,发电机无功极限约束被引进到了优化问题的约束条件中,并以此来判定无功/电压约束转换点和判断系统的电压崩溃类型。针对不同的系统模型,文中给出了各个系统的电压崩溃类型和负荷裕度。算法的有效性通过IEEE30,57,118母线系统、西日本(West-J)27母线系统和1个1047母线系统模型的仿真的得到了验证。该方法可有效地应用于电力系统电压稳定分析与评估领域。

基于主导节点法的极限诱导分岔检测方法

为准确定位电压稳定临界点,对极限诱导分岔发生的原因进行了分析,并提出了一种基于主导节点法的分岔类型检测方法。该方法首先利用主导节点法的高效性来追踪PV曲线上的第一个电压失稳点,并确定该点与其前一个运行点(也就是最后一个电压稳定点)之间发生PV节点到PQ节点转换的节点集;然后采用灵敏度法获得上述节点触发无功上限的顺序;最后根据所提的分岔判据对这些节点依次进行检测,快速、准确地追踪到了电压稳定临界点。通过对118节点系统进行仿真,验证了所提方法的有效性。

考虑极限诱导分岔的电压稳定研究

研究由于电力系统变量限制导致的极限诱导分岔对电压稳定的影响。给出了发生极限诱导分岔可能出现的条件。提出了变量达到输出极限导致极限诱导分岔时,影响系统电压稳定与否的判据,该判据改变了传统上用求解雅克比矩阵特征值的方法来判断电压稳定性,转而用收敛矩阵来判断稳定与否。对极限诱导分岔影响电压稳定进行了机理解释。研究了增大无功源对极限诱导分岔的影响。将提出的判据方法在单机和多机系统上进行了实验,数字仿真算例验证了所提出分析方法和机理解释的正确性和有效性。

电力系统微分代数模型奇异诱导分岔点的搜索及其理论分析

拓展了已有的奇异诱导分岔定理的结论,提出了当参数变化时如何追踪奇异诱导分岔点的方法。该方法表明,如果搜索到某一参数下的奇异点而且知道对应的修正项,那么就可以简单地通过只改变发电机节点的注入功率而保持负荷节点的功率注入不变的方法准确地追踪到另外一 个参数值下的奇异诱导分岔点。最后用简单示例系统和IEEE 118系统对前面的方法进行了验证,仿真结果表明该方法的有效性和合理性。

基于极限诱导分岔的电压稳定分析

给出了达到无功越限后,可能出现极限诱导分岔的条件;提出了变量达到输出极限导致极限诱导分岔时,影响系统电压稳定与否的判据;给出了极限诱导分岔影响电压稳定的一种机理解释。极限诱导分岔反映了动态无功源在维持系统电压稳定性中的重要性,并研究了增加无功源对极限诱导分岔的影响。数字仿真结果进一步验证了文中所提出方法和机理解释的正确性。

电力系统微分代数模型奇异诱导分岔分析

该文系统地讨论了无阻尼项和包括阻尼项的电力系统微分代数模型(DAE)发生奇异诱导分岔(SIB)的特点;首次建立了确切的奇异诱导分岔的一般定义;和已有的定义相比,其定义不但数学描述严谨,而且给电压稳定分析带来极大的方便。文中还首次讨论了包括阻尼项的DAE模型会发生双奇异诱导分岔(DSIB),而无阻尼项的DAE模型只能捕捉到传统的单奇异诱导分岔这一特点,并且还给出了有阻尼项的DAE发生DSIB的充要条件和退化条件,得出了一些有意义的结论和新观点。

极限诱导分岔最小负荷裕度计算方法

由于极限诱导分岔点处的潮流雅可比矩阵非奇异,因此电压稳定裕度对参数灵敏度的计算存在困难。对此,采用分岔点处参数灵敏度计算的新方法,只需求解一个左端系数阵为扩展潮流雅可比矩阵的线性方程组,进而提出了包含极限诱导分岔点在内的静态电压稳定最小负荷裕度计算方法。该方法结合负荷增长模式及其波动形式,建立了连续潮流模型和求取最小负荷裕度的优化模型。IEEE 118节点系统的仿真算例验证了所述方法的简单有效性。

发电机无功极限诱导分岔的机理分析及预防策略

研究由于发电机励磁电压限制导致的极限诱导分岔,发现临界限值的存在并提出一种极限诱导分岔的机理解释。当极限大于临界限值时,系统遇到极限才发生极限诱导分岔。计算临界限值及其对参数的灵敏度,根据灵敏度信息,可通过调整参数消除极限诱导分岔。提出一种极限诱导分岔的机理解释,即极限诱导分岔反映了动态无功源在维持系统电压稳定性中的重要性。并利用该机理对临界限值及灵敏度结果进行分析。研究静态无功源对极限诱导分岔的影响。静态的电容器补偿虽能增加负荷裕度,但加大了系统电压稳定对动态无功源发电机的依赖性,系统更容易发生极限诱导分岔。

考虑动态风电模型极限诱导分岔研究

构建动态风力发电系统的极限诱导分岔模型,利用其搜索WSCC-9Bus系统中接入风电场的极限诱导分岔点。针对风电场在不同风速下,利用准静态分析法计算优化模型初值,搜索风电系统稳定流形的极限诱导分岔。研究表明,随风速的增加,能增加系统负荷裕度,但此时系统易发生极限诱导分岔;并且,当风电系统具有较大的动态设备运行极限时,风速波动大,将导致系统分岔类型在鞍结点分岔和极限诱导分岔之间转换,易造成系统电压崩溃。

励磁参数对奇异诱导分岔的影响

针对一单机—单负荷简单系统,利用分岔理论探讨了励磁放大倍数、电压控制点和励磁顶值等励磁参数对奇异诱导分岔点的影响。分析表明:提高励磁放大倍数、将控制点向系统侧推动能有效推后奇异诱导分岔的发生,提高系统稳定边界。计及励磁顶值后,系统稳定域可大大缩小。如果P—U曲线上半支遭遇励磁顶值,系统在发生奇异诱导分岔前不再经历Hopf分岔,励磁顶值的数值对系统动态行为有较大影响,其值较低时系统不会出现奇异诱导分岔。

电压稳定极限诱导分岔点快速追踪方法

电力系统极限诱导分岔往往是由无功越限引起的,据此提出一种极限诱导分岔点快速追踪方法。首先给出了无功越限导致系统电压失稳的判据。远离分岔点时利用局部曲线拟合技术,自适应确定负荷增长步长,快速逼近分岔点;在靠近分岔点处采用二阶灵敏度方法对增长步长内PV节点到PQ节点转换的PV节点集触发无功上限排序,校正负荷增长步长,再结合步长折半搜索方法和分岔点判据很容易追踪到系统的极限诱导分岔点。对IEEE 118节点测试系统的计算结果表明,所提方法是快速、实用的。

一种识别极限诱导分岔点的改进连续潮流算法

为提高计算效率并准确识别鞍结分岔点和极限诱导分岔点,提出了一种改进的连续潮流算法.该算法将P-V曲线的计算过程分为3个阶段,根据各阶段连续潮流计算的不同特点,运用与之相匹配的计算方法,在保证计算精度的同时提高其计算速度.此外,在分析极限诱导分岔机理及特征的基础上,给出识别极限诱导分岔点的判据,并应用所提出的分阶段连续潮流算法对分岔点类型进行识别,判断引发极限诱导分岔的关键设备以及与极限诱导分岔密切相关的电压/无功转换点.最后以IEEE 14节点和118节点系统为例,对其进行数值仿真并与现有方法的结果作对比,进一步验证了所提方法的合理性和有效性.

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。

电力系统极限诱导分岔静态分析及控制

简单介绍了电力系统中极限诱导分岔的概念和极限诱导分岔点的搜索计算方法;对一个典型的6节点系统,运用电力系统分析工具箱PSAT进行了静态分岔分析,成功搜索到该系统的鞍极限诱导分岔点,结果显示极限诱导分岔先于鞍结分岔之前发生.为延迟极限诱导分岔,采用在系统电压稳定薄弱母线处安装并联电容器、静止同步调相机,对最小电压稳定模式下参与因子最大的线路串联电容等无功补偿措施以支撑系统电压,仿真计算结果表明静态无功电源可在一定程度上延迟极限诱导分岔的发生,从而提高系统的负荷裕度和电压稳定性.

并网型双馈异步发电机奇异诱导分岔型电压崩溃机理

双馈异步发电机(doubly-fed induction generator,DFIG)中含有各种时间尺度的机械量、电气量与控制量,暂态过程复杂,目前对其暂态电压崩溃研究尚未深入。该文针对DFIG的暂态稳定性问题提出规范化的微分–代数方程(differentialalgebraic equations,DAE)模型,并依据DAE的奇异面理论研究风机发生暂态电压崩溃的内部机理。仿真分析表明DFIG不仅会由于状态量移出吸引域而出现典型的动力学失稳,还时常伴随出现2种瞬时的电压崩溃现象,即短路电流激增导致系统状态量接触到网络方程约束产生的奇异面,从而在局部失去代数方程解的唯一性;或由于直流母线电压的快速下降而致使系统无法顺利穿越电压零点。不同于以往同步发电系统中恒功率电源引入造成的系统奇异,DFIG发生失稳的机理主要同其与电网的连接强度密切相关。并通过基于规范化模型的数值仿真验证上述理论分析的正确性。

电压稳定极限诱导分岔的条件分析与判定

在研究非线性系统戴维南动态等效原理的基础上,对电压稳定极限诱导分岔的发生条件和判定方法进行了研究。首先导出了戴维南动态等效阻抗的计算表达式,证明了负荷节点获得极大功率的必要条件。然后对极限诱导分岔的发生条件进行了分析,提出了极限诱导分岔发生的必要条件。最后利用阻抗模裕度指标,提出了一种极限诱导分岔的判定方法。通过对IEEE118节点系统的仿真计算验证了方法的有效性。

换流变分接头及直流控制器极限诱导分岔分析

本文研究了直流子系统整流站定电流逆变站定电压控制方式下逆变站换流变变比和熄弧角达到限值时交直流互联系统发生极限诱导分岔的情况.对系统遭遇硬限制时不会发生奇异诱导分岔的原因作了详细的探讨;发现系统发生极限诱导分岔时换流变变比需大于临界值并给出了不同类型极限诱导分岔临界值的计算公式.根据临界值对参数灵敏度的信息,可通过调整参数来消除分岔点以增大稳定域.分析了发电机励磁电压极限对换流变变比临界值及系统稳定域的影响.给出了发生此类极限诱导分岔的机理解释:换流变无功消耗的增加,换流站无功补偿的下降及控制方式的转换导致系统因无功缺乏失稳.

基于多参数分岔分析方法的多机系统动态负荷裕度研究

采用多参数分岔分析方法对多机系统的动态负荷裕度进行研究,比较了基于连续潮流的分析结果和准静态分析结果的差别;以励磁参考电压Vref为控制参数,研究了多个励磁参考电压可控时系统的分岔点以及失稳模式的变化,给出系统在多励磁调节器(AVR)可控时的最大动态负荷裕度;以静止无功补偿器(SVC)补偿极限B0_max和控制电压参考值Vrefc为可控参变量,分别研究其对系统各种分岔的影响,并着重分析了对Hopf分岔的影响;研究了SVC附加控制对系统阻尼和动态负荷裕度的影响。所有仿真均在WSCC3机9节点系统实现。