Identification of the Optimum Locations of Power System Stabilizers in a Multimachine Power System Using Second Order Eigenvalue Sensitivity Analysis

This research paper deals with the identification of the best location of the Power System Stabilizers (PSS) and also the tuning of PSS parameters in order to improve the overall dynamic stability of multi machine power systems. The location of PSS is determined by identifying the critical modes and their corresponding first and second order eigenvalue sensitivities. In this formulation, sensitivity analysis of a particular mode can be performed with only its eigenvalues and their left and right eigenvectors. The simplicity and efficiency of this approach sharply contrast to the complexity of the traditional approach, where all eigenvalues and eigenvectors are required at the same time. The effectiveness of this method in selecting the optimum location for placement of PSSs is compared with the participation factor method. The proposed sensitivity theory used to identify the best PSS location in a five machine, eight bus El-Metwally and Malik System to increase the damping of both local and inter area modes for various operating conditions.

大系统特定模式动态降阶方法的误差分析

将大规模电力系统动态降阶方法误差分析扩展到特征根灵敏度,针对特定模式动态降阶的具体模型,结合左右特征向量,推导了降阶后特征值灵敏度的解析表达式,并将由于复特征根所引起的降阶模型复数表达转化为利于编程实现的实数表达形式,以减少数值计算误差。根据所得算式实现了降阶后的特征值灵敏度计算。通过与降阶前特征值灵敏度值的比较,分析了由降阶所引入的灵敏度计算误差。在一23机257阶算例系统上,比较分析了同一振荡模式在不同降阶规模下的计算误差,为实际应用中降阶规模的选取提供参考。

利用改进Rayleigh商逆迭代法进行大系统特定模式降阶

对大系统特定模式进行降阶计算。依据特征值灵敏度对系统状态矩阵A重新排序,仅保留与特定模式强相关的发电机组,使矩阵维数得以降低。由于降阶后矩阵一般为复数形式,把矩阵虚部作为实部的修正量。以实部的特定特征值作为初值,用改进Rayleigh商逆迭代格式准确计算。算例分析验证了该方法的有效性。

基于小干扰稳定约束可用传输容量的计算

小的干扰能够引发电力系统发生低频机电振荡,因此小干扰稳定是限制电力传输容量的主要因素之一。文中提出了一种基于小干扰稳定约束改进二阶连续潮流可用传输容量的计算方法,通过特征值的灵敏度指标重新调度发电出力,以改善电力系统的小干扰稳定性;针对发电机或传输线达到极限是一个非线性的现象,提出改进的二阶连续潮流可传输容量的算法,利用一阶指标中的附加信息来克服其线性不好的弱点,并通过控制变量的灵敏度计算减少了二阶连续潮流的搜索范围。新英格兰10机39节点系统的计算结果表明了用该方法计算ATC的有效性和可行性。

弱节点排序参与因子的等价判据与比较

将降阶潮流雅可比矩阵的最小奇异值(最小特征值)指标与节点电压/无功灵敏度指标相结合,给出了按参与因子进行弱节点排序的等价判据,即最小奇异值(最小特征值)对节点灵敏度的偏导数,拓展了参与因子应用于弱节点排序的物理意义。在IEEE 30节点系统上的仿真表明:降阶潮流雅可比矩阵得出的特征参与因子和奇异参与因子相等,因此对弱节点排序的作用完全相同。对于降阶潮流雅可比矩阵和由潮流雅可比矩阵的对称部分得到的对称降阶潮流雅可比矩阵,按灵敏度和参与因子得到的若干个关键弱节点相同,但排序略有差异。为简化有关计算,建议采用对称降阶潮流雅可比矩阵。

矩阵二阶系统的鲁棒极点配置

直接在矩阵二阶框架下,利用特征结构配置参数化方法,研究矩阵二阶线性系统的鲁棒极点配置问题.将两种测量闭环特征值灵敏度方法有机地结合起来,给出一个新的优化性能指标,此指标的优化过程完全依赖于特征结构配置中的设计自由度.为进一步提高闭环系统的鲁棒稳定性,闭环极点也作为设计自由度的一部分参与优化.数值例子分析结果表明了该方法的有效性.

轴系固有扭频调整用线性估算法

通过一阶灵敏度分析，就借助于改变轴系参数来调整轴系固有扭振频率问题进行详细讨论。提出一阶估算法，并给出具体算例。利用该法可方便地确定待改变参数之最佳轴段的具体位置及其参数变化量。

基于概率条件的特定模式降阶研究

为了进一步提高多运行方式下大系统稳定计算的效率,在概率条件下对大系统特定模式进行降阶计算,并对降阶后模型进行了应用研究。在单方式大系统特定模式降阶计算工作的基础上,将概率方法引入到特定模式降阶研究中,依据特征值灵敏度对系统状态矩阵进行重新排序,仅保留与特定模式强相关的发电机组,使状态矩阵维数得以降低,得到降阶后模型。由于降阶后状态矩阵一般为复数形式,把矩阵虚部作为实部的修正量,以实部的特定特征值作为初值,采用改进Rayleigh商逆迭代法对降阶后矩阵进行迭代计算。在一16机系统上进行试算分析,结果显示概率情况下的降阶模型基本反映了多种运行方式下对应特征值的变化趋势,表明了该方法的可行性。

特征值高阶灵敏度的有效算法

应用多参数特征值二阶摄动法对特征值高阶灵敏度算法进行了研究,得到了特征值高阶灵敏度矩阵——海森矩阵的近似算法,并以一个框架结构为例验证了该算法的有效性。结果表明,用该算法能有效计算特征值高阶灵敏度矩阵。

基于缺陷敏感性的大直径贮箱椭球箱底内压稳定性研究

薄膜理论解析法对考虑几何缺陷的贮箱椭球箱底的内压稳定性难以求解。利用有限元方法分析了一阶特征值模态缺陷和凹陷缺陷对大直径椭球箱底/筒段结构内压稳定性的影响。研究结果表明:一阶特征值模态缺陷的幅值小于壁厚的0.3倍时,屈曲载荷与缺陷幅值成反比,大于壁厚的0.3倍,屈曲载荷与缺陷幅值成正比;椭球箱底向外凹陷刚度比向内凹陷刚度大,相对于向内的凹陷缺陷,贮箱椭球箱底屈曲载荷对向外的凹陷缺陷更为敏感。

二阶控制系统部分特征值配置及其敏感度分析

基于响应矩阵法,研究了二阶控制系统的部分特征值配置问题并对闭环系统的敏感度进行分析。部分特征值配置时,借助系统矩阵与特征矩阵的正交关系,建立了部分特征值配置的无溢出算法。该算法不需要求解Sylvester方程,通过少部分信息即可实现目标特征值的配置。另外还建立了特征值和特征向量的敏感度配置的响应矩阵法。最后通过算例展示了算法的有效性。