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。

基于阻抗模裕度指标的动态无功补偿装置优化配置方法

基于非解析复变电力系统的动态分析方法,提出计及负荷特性的阻抗模裕度指标(impedance modulus margin index,IMMI)计算方法。其计算公式能够简单且直观地利用电力系统运行参数。IMMI能够准确地评估负荷节点电压稳定性的水平,从而判定电压稳定薄弱环节。在上述研究基础上,提出动态无功补偿装置优化配置的新方法。它能实现实时跟踪负荷节点的等值电路参数,动态的搜索动态无功补偿装置配置最佳位置。再综合考虑配置点的配置容量的确定原则,比较多种配置方案的效果与成本,得出最后动态无功补偿装置的优化配置方案。通过IEEE 14节点系统和广东电网某220 kV片区网络的案例说明了新方法更加直接有效。

基于神经网络的法向阻抗模裕度快速计算方法

为在线快速评估电力系统当前电压稳定性,建立了遗传算法优化的BP神经网络电压稳定评估模型。基于一般非线性方程极值分析原理,推导出系统静态电压稳定判据,由此提出评价系统静态电压稳定性的负荷法向阻抗模裕度指标(the normal impedance modulus margin index,NIMMI)。对比戴维南阻抗模裕度指标,法向阻抗模裕度指标的线性关系更好,适用于神经网络电压稳定在线预测。在系统同步功率扰动情形下,将系统薄弱区域节点的负荷有功、无功功率与节点的NIMMI值建立非线性映射关系,由此建立了以法向阻抗模裕度指标为样本的神经网络评估模型。用遗传算法优化BP神经网络的权值和阈值,提高了预测精度。Matlab仿真结果表明:相比传统潮流计算,法向阻抗模裕度指标的计算速度大大加快,更有利于实现系统电压稳定性的在线快速预测。

计及负荷电压静态特性的电力系统最小负荷裕度的快速评估

负荷裕度是静态电压稳定性最重要指标之一,定义了非线性复变电力系统的最小负荷裕度。利用非线性电路动态等值方法,引入功率参变量,构造拉格朗日函数。证明非线性电力网络负荷节点获取极大有功功率的必要条件:负荷静态等值阻抗模等于负荷节点看进系统的动态等值阻抗模,然后提出评估电压稳定性的阻抗模裕度指标。同一扰动下,阻抗模裕度越小,电压稳定性越薄弱,节点负荷裕度越小,只需计算最薄弱节点的最大负荷裕度,即系统最小负荷裕度。通过阻抗模裕度最先到达零来确定最薄弱节点获取的极大有功功率,计算其最大负荷裕度。计及负荷功率扰动方式与负荷电压静态特性,通过对IEEE30节点系统的仿真表明:单节点负荷功率扰动方式及恒定阻抗与恒定电流负荷比例的增加,提高了系统的最小负荷裕度。

基于改进戴维南等值方法的电压稳定裕度研究

为了更好的应用电力系统同步相量测量装置(phasor measurement unit,PMU)测量数据评估系统的电压稳定性,本文提出利用戴维南等值参数求取电压稳定裕度的改进方法。加入初值优选环节,全面考虑戴维南等值参数和节点电压电流不断变化的关系,把每一时刻求出的戴维南等值参数作为下一时刻的计算初值,逐步迭代求解。基于单个电压稳定裕度指标估算的局限性,根据系统本身的特性,求出了阻抗模裕度指标和角度裕度指标的加权平均值表征电压稳定裕度。通过对IEEE39节点系统的仿真分析,证明了其准确性和有效性。该研究能准确的反应系统的电压稳定性,提高表征的精度和准确性,具有一定的实际应用价值。

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。

基于电压稳定在线监测指标的预防控制方法

为实现在线预决策和实时匹配的电力系统预防控制策略,稳定水平分析的实时性与控制措施集的选取速度尤为关键。该文以非线性等值分析方法定义的阻抗模裕度指标为系统电压稳定裕度评估指标,建立了阻抗模裕度指标与各类控制参数的灵敏度关系。在此基础上,通过预选故障和参与控制集等策略,提出一种新的基于序列线性规划的预防控制方法。该方法避免了求解基于连续潮流法的潮流极限点和潮流雅克比矩阵零特征值的左特征向量,加快了电压稳定安全裕度和控制灵敏度的分析速度,提高了方法自适应系统运行状态变化的能力。为了克服阻抗模裕度指标在稳定域上的线性性差问题,采用了快速预测方法求出负荷裕度值,作为控制决策模型中的辅助安全约束条件,保证了预防控制效果的可靠性。最后,该文提出方法在中国南部某省级2 273节点实际电网中进行了测试,验证其可行性和有效性。

非解析复变电力系统动态无功点优化配置

动态无功补偿装置在电网中无功补偿的效果很大程度上取决于补偿点的选择。从非解析复变电力系统的动态分析方法出发,指出阻抗模裕度指标是电压稳定性分析最直观的指标,并利用该指标对系统薄弱环节进行一个初步判定。然后分析了系统在暂态扰动下失稳的过程,指出暂态稳定裕度指标是描述系统暂态扰动过程稳定性的最本质指标,利用动态无功补偿装置可以改善此指标。在此基础上,提出了一种结合阻抗模裕度指标和暂态稳定裕度指标的动态无功优化配置方法,比较各种无功配置方案下暂态稳定裕度指标的提升值以得到最优配置方案。通过IEEE39母线系统和广东电网220kV网络算例说明了该方法的有效性。

STATCOM与传统电压无功控制手段协调应用

静止同步补偿器(STATCOM)在电压无功控制中应用效果的发挥有赖于它与传统电压无功控制手段的协调。文中指出阻抗模裕度指标是系统电压稳定性最直观的衡量指标,并利用其变化情况来反映系统所处运行状态。从充分发挥STATCOM暂态特性的角度出发,提出了基于系统不同运行状态的变电站内STATCOM与传统无功电压控制装置协调控制策略,给出了系统运行于稳态和暂态时STATCOM与有载调压变压器、电容器组不同的协调原则。算例表明该策略是可行的和有效的。

电力系统电压稳定鞍结分岔点的快速求取方法

为快速求取电力系统电压稳定鞍结分岔点,提出一种自动变步长的连续潮流法和局部曲线拟合法相结合的方法。运用广义戴维南动态等值原理,证明非线性电力网络传输功率达到极值必要条件,定义阻抗模裕度指标,判定系统静态电压稳定性最薄弱节点。由当前运行点阻抗模预测下一运行点潮流状态,得到增长步长,实现自动变步长,快速逼近而不越过鞍结分岔点。当阻抗模裕度值达到满足局部曲线拟合要求的设定值时,满足阻抗模裕度判据,对鞍结分岔点精确拟合,得到较准确的鞍结分岔点值。多个IEEE测试系统的仿真表明,该算法简单、精度高、速度快、计算次数少,且适用于规模较大的电力网络。

基于动态分析方法的电网N-1关键支路识别

由于电力系统是强非线性时变系统,而传统的用戴维南等值参数评估系统电压稳定性的方法在具有动态特征的非线性电力系统应用上有很大局限性。基于非解析复变电力系统的动态分析方法,提出了评价N-1系统PQ节点电压稳定性的法向阻抗模裕度指标,并由此指标来判定N-1网络中电压稳定最薄弱的环节。另外,法向阻抗模裕度最小值决定系统电压稳定整体水平,通过开断标准IEEE14节点系统中的重要支路,计算出支路开断后PQ节点法向阻抗模裕度最小值。然后通过对比开断不同支路时对应的最小法向阻抗模裕度值,找出系统电压稳定性最弱时的开断支路,并将此支路视为关键支路重点监控,从而为电力系统的规划和调度提供参考。仿真结果验证了此方法的正确性和有效性。

基于动态等效电路的含DG电力系统电压稳定性分析

分布式电源(Distributed generation,DG)接入电网对电力系统电压稳定有一定影响。首先对DG接入节点内部系统进行综合动态等效,将动态等效电路的分析方法应用于含DG的电力系统。然后将DG视为"负"的负荷,提出DG接入后评价系统静态电压稳定性的广义阻抗模裕度指标。基于广义阻抗模裕度指标,具体分析了DG不同接入方式、出力大小对系统电压稳定性的影响和优化无功补偿的效果。最后通过仿真验证了所提方法是研究含DG电力系统静态电压稳定性的一种实用和方便的方法。

多OLTC协调动作对电压稳定影响的定量评估方法

为定量评估复杂系统中多台有载调压变压器(OLTC)调节对系统电压稳定的影响,根据非线性方程极值分析原理,推导出了网络传输功率极限的必要条件,提出可以评价负荷节点电压稳定性的法向阻抗模裕度指标(NIMMI)。基于法向动态等值阻抗模,提出了可以动态跟踪系统节点间联系紧密性程度的电气耦合系数指标。针对含OLTC的非线性电力系统特点,考虑变比的影响,在牛顿-拉夫逊法求解潮流方程组的基础上,对初始状态下使潮流计算收敛的雅可比矩阵进行修正,计算节点动态等值参数,并进一步提出了计及负荷特性和OLTC调压效应的NIMMI。所提出的NIMMI能精确地量化分析复杂系统中多OLTC协调动作对电压稳定的综合影响,可以作为全网OLTC协调动作方案及变比调节范围的合理性评价依据。电气耦合系数指标能准确有效地识别出电压失稳速度较快的关键节点。最后,通过IEEE14节点系统的仿真结果验证了分析方法的有效性和正确性。

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。

基于粒子群优化算法支持向量回归预测法的大电网电压稳定在线评估方法

提出基于粒子群优化算法支持向量回归预测法(particle swarm optimization support vector regression,PSO-SVR)的大电网电压稳定在线评估方法,将传统基于深度神经网络(deep neural networks,DNN)模型的电压稳定评估方法改进为PSO优化过的SVR模型,对阻抗模裕度指标进行预测。该方法利用了SVR模型具有学习能力强、泛化错误率低的优点,在小样本的情况下也可以很好地学习到样本中的特征。同时克服SVR模型对于参数调节和函数选择非常敏感的问题,利用PSO算法对SVR模型的超参数进行优化选择,可以让SVR模型更好地学习到电网运行数据和阻抗模裕度值之间的非线性关系。最后,该方法在IEEE 118节点系统进行验证,并与基于DNN模型的评估方法进行比较,验证了其精度水平高于基于DNN模型的方法。