大型电力系统静态电压稳定极限的求解

本文提出适用于大型电力系统电压稳定分析的改进连续潮流法,应用本算法很好地克服大型电力系统的雅可比矩阵在临界点附近奇异的现象;用方向余弦监测、调整步长,从而使寻找电压临界点的工作变得迅速、准确;由仿真负荷增长系数随发电机无功越限变化的规律,阐述了发电机无功越限对静态电压稳定性的影响。最后将本算法试算某一大型电力系统（近700个节点）取得了满意的结果。     

基于非诚实牛顿法和雅可比迭代的电力系统时域计算隐式梯形积分交替求解算法

基于隐式梯形积分的交替求解法由于数值稳定性好,计算简单,广泛应用于电力系统暂态稳定计算,但其收敛性与计算效率之间存在权衡问题。该文分析交替求解法的迭代收敛过程,提出基于雅可比迭代的交替求解算法。该算法在求解非线性代数方程组时引入雅可比矩阵,提高算法迭代收敛性;利用非诚实牛顿法(very dishonest Newton method,VDHN)更新雅可比矩阵,减少计算复杂度。同时,该算法在求解线性代数方程组时,采用雅可比迭代法,提高计算效率。基于IEEE标准16机68节点系统,对比分析原始交替求解法、改进交替求解法、VDHN直接法和所提方法的正确性、迭代收敛过程及计算效率,证明所提方法的优越性。     

一种计算静态电压崩溃裕度的简化实用方法

通过对基于潮流方程的计算电力系统电压崩溃裕度的扩展雅可比矩阵的迭代法、潮流方程二阶非线性特性的 计入、最优乘子的引入、利用潮流多解特性引出的近似算法和改进近似算法这几种计算方法的分析比较,提 出了一种计算电力系统静态电压崩溃裕度的简化实用的计算方法。该方法的基本思路为用改进近似计算方法 计算静态电压崩溃裕度的近似值,以此近似值作为扩展雅可比矩阵的迭代法的初值,然后用计入潮流方程二 阶非线性特性和引入最优乘子的扩展雅可比矩阵的迭代法进行迭代计算。     

电压稳定分析中降阶潮流雅可比矩阵的研究

基于降阶潮流雅可比矩阵的V-Q灵敏度、模态分析等静态分析方法在分析电压稳定方面得到了广泛应用,但降阶雅可比矩阵涉及到系统潮流雅可比矩阵的子矩阵Pq可逆的问题,针对此问题,该文首先结合数学矩阵理论及电力系统的实际情况就矩阵Pq是可逆矩阵给出明确的证明,为基于降阶雅可比矩阵的应用提供理论支持。最后以新英格兰39节点系统作为算例,通过分析计算矩阵Pq的行列式、模最小特征值及条件数来验证矩阵Pq的可逆性,为电压稳定分析提供理论基础。     

静态电压稳定域边界的非线性近似解析表达

在电力系统控制决策与运行分析中,对系统稳定运行区域的边界面几何形状的认识具有重要的意义。文中对注入功率空间中静态电压稳定域边界面(即潮流可解域边界)的二次特性进行了深入的探讨。通过对潮流方程雅可比矩阵的行列式在临界点附近进行泰勒级数展开并保留二次项,得到了计及非线性项的边界近似解析表达式。在计算过程中应用了潮流方程特征值和特征向量灵敏度系数的计算。该方法的优点是算法本身不涉及任何非线性方程的迭代求解,且所提出的非线性解析表达式能在大范围内较好地逼近真实稳定域边界。通过IEEE系统的算例对所提出的方法的精确性进行了验证。     

计算最近电压崩溃临界点的实用算法

提出了一种计算最近电压崩溃临界点的实用算法。首先利用直角坐标系下潮流方程的二次性及潮流高低电压解的中点处雅可比矩阵奇异的性质,近似计算最近电压崩溃临界点并将其作为迭代的初值。然后采用牛顿-拉夫逊法直接对最近电压崩溃临界点模型所构成的非线性方程组进行迭代求解。最后通过数字仿真验证了该方法计算精度高,在计算用时上较“主从”迭代算法具有明显的优势。     

静态电压稳定域边界的非线性近似解析表达

在电力系统控制决策与运行分析中，对系统稳定运行区域的边界面几何形状的认识具有重要的意义。文中对注入功率空间中静态电压稳定域边界面(即潮流可解域边界)的二次特性进行了深入的探讨。通过对潮流方程雅可比矩阵的行列式在临界点附近进行泰勒级数展开并保留二次项，得到了计及非线性项的边界近似解析表达式。在计算过程中应用了潮流方程特征值和特征向量灵敏度系数的计算。该方法的优点是算法本身不涉及任何非线性方程的迭代求解,且所提出的非线性解析表达式能在大范围内较好地逼近真实稳定域边界。通过IEEE系统的算例对所提出的方法的精确性进行了验证。     

考虑元件动态特性的静态电压稳定性初步研究

综述了静态电压稳定性常见的计算方法，简要阐明了潮流雅可比矩阵与静态电压稳定性间的关系，认为计算静态电压稳定性考虑动态元件特性，用代数－微分方程描述，通过广义雅可比矩阵求取PV曲线，指出今后电力系统运行中压稳定性分析的重要意义。     

基于全纯嵌入法的电力系统静态电压稳定性研究

快速准确地计算电压稳定临界点能够有效评估电力系统静态电压稳定性,有利于实现电网安全稳定运行的监测与控制。结合复分析与数值逼近理论,提出了一种基于全纯嵌入法的静态电压稳定性分析方法。首先,构建电力系统潮流的全纯嵌入模型,将电压函数以级数形式解析展开;然后,通过Padé逼近算法,建立电压关于嵌入变量的有理函数解析式,提出一种基于有理函数零极点分布来预测电压稳定临界点的方法;最后,研究幂级数项数、软件的运算精度对电压稳定临界点计算结果的影响。该方法采用非迭代思想,相较于传统的连续潮流法,无需多次求解潮流方程,计算复杂度大大降低,时间优势更加明显。仿真算例验证了所提方法的有效性及准确性。     

潮流方程鞍结分岔点计算的块消去算法

潮流方程鞍结分岔点(saddle-node bifurcation point,SNBP)的计算是静态电压稳定分析中比较关键的问题。在电力系统中,Moore-Spence方程被常用来确定潮流方程的鞍结分岔点,其阶数约为一般潮流方程的2倍。采用在非线性分歧计算中常使用的块消去(block elimination,BE)算法来求解Moore-Spence方程。利用块消去算法,在Moore-Spence方程的每一步牛顿迭代过程中,只需求解潮流雅可比矩阵或其转置作为系数矩阵的线性方程组,可充分利用潮流雅可比矩阵的稀疏特点来提高计算效率。采用渐进数值方法(asymptotic numerical method,ANM)快速确定牛顿迭代的初值。国内几个电力系统的计算实例验证了该方法的有效性。     

基于预处理BICGSTAB法的电力系统潮流并行计算方法

为实现大规模电力系统潮流的准确、快速求解,以非精确牛顿法为基础,提出一种基于CPU-GPU异构平台的电力系统潮流并行计算方法。修正方程组的求解是牛拉法潮流计算中最为耗时的部分,提升修正方程组的求解效率可有效提升潮流计算效率。为此,根据雅可比矩阵的不对称不定性,采用稳定双正交共轭梯度(bi-conjugate gradient stabilized, BICGSTAB)法进行修正方程组的求解。进一步,为改善BICGSTAB法的收敛性,根据雅可比矩阵的稀疏性和类对角占优性,提出一种改进PPAT(Preconditioner with sparsity Pattern of AT, PPAT)预处理器和改进Jacobi预处理器相结合的两阶段预处理方法,并对雅可比矩阵进行预处理,提升BICGSTAB法的收敛性能。然后,将上述潮流算法移植到CPU-GPU异构平台,实现电力系统潮流的并行求解。最后,通过不同测试系统算例对所提方法进行验证、分析。结果表明,所提潮流并行计算方法可实现电力系统潮流的准确、快速求解。     

大电网静态电压稳定在线防控灵敏度分析新方法EI北大核心CSCD

大电网静态电压稳定预防控制在线决策的核心环节是稳定裕度及其与控制变量间灵敏度关系的快速计算,为此提出一种基于调控对状态的影响和单断面参数辨识方法实现静态电压稳定裕度与控制参数间解析灵敏度关系的计算方法。通过常规潮流方程总结了调控量与状态量间的灵敏度关系;然后基于单一状态断面的戴维南等值参数辨识方法并结合等值参数与稳定裕度之间的数学关系,推演出调控量与稳定裕度间的解析关联灵敏度。该方法不仅避免了中间的潮流计算过程以及参数辨识环节,而且无需求取临界点处潮流雅可比矩阵的零特征值所对应的左特征向量,适用于大规模电力系统的在线优化防控以及计及调控影响的在线中长期静态电压稳定分析。仿真算例验证了所提方法的准确性和快速性。     

N-1故障电压稳定极限高阶灵敏度快速计算

在利用连续潮流计算得到无故障网络的静态电压稳定临界点的基础上,提出一种快速计算线路故障下静态电压稳定临界点的可靠方法.该方法将单条线路运行状态参数化,通过求解原系统的静态电压稳定临界点对故障线路参数的1至N阶导数,用泰勒级数法进行逼近,从而快速精确的求解出线路故障情况下电压稳定临界点.在求解1至N阶导数时,系数矩阵是同一个矩阵,无需反复形成与分解.该方法计算量小,无需反复迭代.该文方法的可行性与高效性通过在IEEE 30及118母线系统上的算例得以验证.     

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。     

电力系统动态元件特性对电压稳定极限的影响

电力系统电压稳定性问题本质上属于动态问题,因此分析电压稳定问题必须考虑系统中主要动态元件的特征,文章以简单系统为例通过分析与计算研究了负荷,发电机及其调节系统等动态元件特性对小干扰电压稳定极限的重要影响,说明了基于常规潮流雅可比矩阵奇异性和Ｐ－Ｖ曲线拐点等电压稳定静态分析方法的不严格性。     

输电系统静态电压概率安全分析

介绍了一种基于随机潮流和静态电压稳定域的输电系统静态电压稳定概率模型。该模型能够计及节点注入功率和元件故障的不确定性。采用随机潮流确定输电系统关键割集中线路的潮流概率分布,利用半不变量法和Gram-Charlier级数,得到割集静态电压稳定域中线路潮流的线性组合随机变量的概率分布函数;根据超平面形式的静态电压稳定域计算出静态电压不稳定概率;通过对所得概率指标进行分析,能够找到对系统静态电压不稳定概率影响最大的预想事故,分析结果可以帮助运行人员进行预防控制决策;以10机39节点New England系统为例验证了所提算法的有效性。     

电力系统电压稳定极限的模型和算法

电力系统电压稳定极限是直接的电压稳定裕度指标,其精确和快速计算一直是电力系统中的一个重要问题。本文提出便于利用的求解电力系统近似电压稳定极限增广潮流方程,提出了考虑各种约束条件的电压稳定极限的非线性规划模型,把电压稳定极限的求解问题转化为易于处理各种约束和能克服极限点处潮流方程雅可比矩阵奇异造成的数值计算困难的非线性规划问题,实现了考虑发电机调整约束下的电压稳定极限的精确计算。     

临近电压稳定极限的潮流和静稳极限算法

本文提出重负荷节点电纳模型的常规潮流算法，改变了临界点附近雅可比矩阵的最小模特征值，解决了重负荷条件下潮流计算的收敛困难问题。利用该算法可以很方便地解出临近电压稳定极限的重负荷潮流和电压静稳极限。通过矩阵扰动的理论证明并用实例验证了它的有效性和适用性，从而为电压稳定的研究提供了一种简便、有效的算法。     

大型电力系统静态电压稳定极限的求解

提出适用于大型电力系统电压稳定分析的改进连续潮流法,该算法能很好地克服大型电力系统的雅可比矩阵在照办点附近奇异的现象,从而使寻找电压临界点的工作变得迅速、准确、并且具有较好的收敛性;阐述发电机无功越限对静态电压稳定性的影响;试验验证取得了满意的结果。     

兼顾电压稳定的电网安全裕度指标研究

针对电力系统中的连锁跳闸现象，在电网最大安全裕度前提下，对兼顾系统电压稳定的问题展开研究。通过总结继电保护设备在连锁故障发生过程中可能存在的误动情况，提出了一种综合评价电网连锁故障的安全指标，在此基础上，基于雅可比矩阵的最小特征值指标来衡量电网静态电压稳定水平。结合两者，构造了一种兼顾电压稳定和电网对于连锁故障具有高安全性的预防模型，并利用粒子群算法对此模型进行求解。在IEEE39节点系统上模拟演示，验证了该方案的适宜性和实用性。