采用BP神经网络求解CUEP的实用计算

主导不稳定平衡点(Controlling Unstable Equilibrium Point,CUEP)的计算在电力系统暂态稳定分析直接法中具有重要意义。提出一种计算CUEP的新的实用算法:由系统受扰后各切除时刻状态及达到稳态后系统状态可分别作为输入和输出样本,训练BP神经网络;基于Thévenin定理及转矩-滑差曲线以及转子暂态特性,估算出等值系统中负荷母线发生三相短路故障下的极限切除时间,并以此作为大扰动故障临界切除依据,输入训练好的人工神经网络即可输出CUEP。数值仿真采用IEEE-39节点系统来构造算例,以C#.NET2010为编程语言,与时域仿真法对比证明了该方法的有效性及较高的精度。该方法无需牛顿法迭代计算、节省机时、误差小,具有一定的实用价值。

考虑负荷动态模型的暂态电压稳定快速判断方法

提出一种负荷采用三阶感应电动机并联恒阻抗动态模型时系统暂态电压稳定快速判断的方法。针对采用牛顿法求取故障后系统主导不稳定平衡点(controlling unstable equilibrium point,CUEP)存在的初值选取难题,提出一种实用但不失严谨的解决方案:通过识别给定故障的主导负荷母线,对主导负荷母线以外系统由故障后稳定平衡点处的状态进行戴维南等值,对负荷中感应电动机部分采用其稳态等值电路,再由感应电动机的转矩特性求得CUEP附近的一个点作为近似的CUEP,以此为迭代初值可靠求得CUEP;采用二阶正规型来近似CUEP的稳定流形的方法求得近似的局部吸引域边界;由仿真得到故障清除时刻系统的状态并根据该状态是否位于吸引域内判断系统的暂态电压稳定性。文中推导出了该方法的系统数学模型的一般化描述,并通过对一个5节点系统和IEEE-9节点系统的计算结果验证了该方法的正确有效和良好精度。

电力系统暂态安全的观测与控制

电力系统的暂态安全问题主要是由大扰动引起的。暂态安全防御需要对大扰动引起的功角失稳进行有效的观测和控制。本文分析了紧急状态下电力系统的运动特征,并为观测和控制的配置提出了秩判据。提出了基于主导不稳定平衡点和临界割集的能观性与能控性分析方法,用于定量分析不同的地点对于故障失稳的不同的观测和控制效果。最后以10机39节点新英格兰系统为例选择了观测和控制的地点。这为设计电力系统的暂态安全防御奠定了基础。

基于伴随系统理论的电力系统主导不稳定平衡点求解方法

提出了一种基于伴随系统理论的电力系统主导不稳定平衡点的求解方法。对于一大类非线性自治动力系统,可以构造原系统的伴随系统, 该伴随系统是一个梯度系统,原始系统的所有平衡点都是伴随系统的渐近稳定平衡点,并且每一稳定平衡点存在解析形式的 Lyapunov函数。通过研究故障中轨迹在伴随系统中的势能变化, 可求得一个沿故障中轨迹分布的不稳定平衡点的集合, 进而采用切平面筛选法可以快速求解与故障中轨迹相关的主导不稳定平衡点。该方法不仅具有概念清楚、计算步骤简洁等优点, 而且不依赖于系统能量函数的存在性, 因而较以往的方法更具通用性。通过对 IEEE 39 节点电力系统的实际仿真结果表明, 该方法可以快速准确地求解电力系统的主导不稳定平衡点。

暂态电压失稳模式的主导不稳定平衡点计算

构建了负荷采用三阶感应电动机并联恒阻抗动态模型时电力系统暂态电压稳定分析的数学模型.针对采用牛顿法求取故障后系统电压失稳模式的主导不稳定平衡点(CUEP)存在的初值确定难题,提出了一种实用的解决方案:通过判别给定故障的主导负荷母线,对主导负荷母线以外系统由故障后稳定平衡点处的状态进行戴维南等值,对负荷中感应电动机部分采用其稳态等值电路,再由感应电动机的转矩特性求得CUEP附近的一个点作为迭代初值,以计算CUEP.文中还给出了如何得到更接近CUEP的迭代初值以便更可靠地求得CUEP的方法.IEEE 9节点和39节点系统的计算结果证明该方法可靠有效.

考虑主导不稳定平衡点变化的电力系统暂态稳定切机控制策略

在考虑不同切机措施导致的主导不稳定平衡点变化的前提下,提出了一种基于切机灵敏度的电力系统暂态稳定切机控制策略。首先将切机后系统暂态稳定裕度表达式中与主导不稳定平衡点相关的部分提取出来,通过建立切机量与主导不稳定平衡点的修正方程,利用牛拉法确定主导不稳定平衡点的变化情况。在此基础上求取系统暂态稳定裕度对不同发电机组的切机灵敏度,最终按照所求切机灵敏度大小制定切机策略。新英格兰10机39节点系统的仿真结果表明,相比于不考虑主导不稳定平衡点变化的切机策略,该策略所求灵敏度及切机量更加准确。同时,该策略求解步骤直接、明确,既考虑了切机控制导致的主导不稳定平衡点的变化情况,又避免了反复求取主导不稳定平衡点时繁琐的计算过程,节省了计算时间。

含暂态能量裕度约束最优潮流问题的线性规划解法

提出了计及暂态稳定约束最优潮流问题的线性规划模型。利用暂态能量裕度的解析灵敏度分析方法表达暂态稳定裕度增量与控制变量增量之间的线性关系,以此显式描述暂态稳定性约束,并加入到常规线性化最优潮流的不等式约束中。并采用单纯形法求解。对WSCC3机9节点系统的优化计算结果表明,该模型能较好地保证系统的暂态稳定性,有效地解决系统运行的经济性和安全性的结合问题。

改进伴随系统法求解电力系统主导不稳定平衡点

伴随系统法是用于电力系统暂态稳定分析的一种新方法。根据该方法,故障后电力系统的主导不稳定平衡点可以通过求解相关伴随梯度系统的渐近稳定平衡点得到。文中对上述方法做了进一步改进。对于故障清除后的电力系统所对应的非线性自治系统模型,可以构造一族与之相关的梯度系统,这些梯度系统共享一个势能函数和相同的平衡点。通过在状态空间中不同的点处选择势能下降快的系统进行积分,并考虑到误差控制,可以更快地找到稳定边界上的主导不稳定平衡点。IEEE 10机39节点系统的仿真结果证实改进方法有较明显的效果。

基于伴随系统理论的发电机复杂模型下CUEP计算

主导不稳定平衡点(CUEP)的计算在电力系统暂态稳定分析直接法中具有重要意义。该文提出了考虑发电机复杂模型时主导不稳定平衡点的一种计算方法。证明了采用恒定阻抗的负荷模型时,暂态稳定方程可由微分代数方程组简化为微分方程组。根据发电机复杂模型下暂态稳定方程的特点构造伴随系统,利用持续故障轨迹投影确定合理初值以获得不稳定平衡点集合,从中筛选得到主导不稳定平衡点。通过WSCC4机11节点测试系统的仿真验证了该方法的有效性。

含感应电动机的独立电力系统暂态电压分析

针对含感应电动机的独立电力系统的暂态电压稳定问题,首先详细推导了适用于暂态电压稳定分析的多电动机多发电机电力系统模型,该模型不但可以有效地消除平衡点处Jacobi矩阵的0特征根,保证与原系统的等价性,而且消去了所有的代数变量,建立了一个纯微分方程组,方便进一步分析。然后给出一种具有一定工程实用性的启发式的暂态电压稳定与暂态功角稳定的界定方法。最后将一种基于半张量方法的非线性系统暂态稳定裕度指标推广应用于暂态电压稳定分析中。仿真算例分析表明:该方法可以有效地判定独立电力系统的暂态电压稳定,并给出较为准确的临界切除时间。