电力系统微分代数模型的奇异性和多能量函数面

研究了电力系统微分代数模型的奇异性和定义在约束流形上的能量函数面等，将抽象的概念在简单的2机单负荷3节点系统中以图形形象地说明，考察了该系统在恒功率负荷模型和一种动态负荷模型下的代数约束曲面、奇异点、多能量函数面、平衡点等随系统负载的变化情况。采用小扰动稳定性分析法、结构保持能量函数法和时域仿真法证实了该小系统在恒功率负荷模型下存在非正常运行点的稳定平衡点，并解释了一般时域仿真法不能处理该平衡点的原因。所得研究成果揭示了微分代数模型与奇异扰动模型的本质区别、奇异性与系统模型和系统负载的联系、结构保持能量函数法可能具有的内在保守性等，这对深入理解电力系统微分代数方程模型的拓扑结构、结构保持能量函数法和暂态电压稳定及其与功角稳定的关系具有一定的价值。     

电力电子接口新能源并网的暂态电压稳定机理研究

为掌握大规模风电、光伏等新能源并网给电力系统稳定性带来的影响,对采用电力电子接口的新能源发电接入系统的暂态电压稳定机理进行了研究。首先对机电暂态过程中新能源发电进行简化建模。采用电力电子变换器的风电、光伏等电源功率控制快速灵活,在机电暂态过程中可以忽略功率调节的快动态,其特性简化为功率平衡代数方程,系统动态方程为微分代数方程。基于微分代数系统稳定性研究了新能源并网的暂态电压稳定机理,暂态过程中轨迹可能遇到微分代数方程的奇异点,对应系统发生暂态电压失稳,此时新能源发电对应的功率平衡方程无解。通过仿真验证了该机理,并在风火打捆送出系统中揭示了系统失稳模式的变化,风电功率增加时,系统失稳模式由同步机主导的功角失稳变为风电主导的电压失稳。     

电力系统微分代数方程模型的暂态电压稳定性分析

电力系统中暂态电压失稳事故时有发生,从而引起电力界的广泛关注。目前的暂态电压稳定分析方法尚存在不足之处。基于时域仿真法、能量函数法和奇异诱导分岔理论研究电力系统暂态电压稳定问题,以期在电力系统发生大扰动后快速判断故障后系统的暂态电压稳定性,从而有利于及时采取控制措施避免系统电压崩溃。首先探讨电力系统微分代数方程(differential-algebra equation,DAE)模型及其奇异性,分析暂态电压稳定分析的保留结构模型的能量函数法,在此基础上采用奇异诱导分岔判断暂态电压失稳,以一个简单系统分析静态负荷模型及感应电动机模型对系统暂态电压稳定性的影响。     

电压崩溃机理探讨

本文从新的负荷模型和P—G曲线出发,揭示了与电压崩溃密切相关的负荷动态特性和网络特性,定性地分析了电压崩溃的动态机理,对静态电压崩溃和暂态电压崩溃的全过程作出了合理的解释,并对无功功率与电压稳定的关系、并联电容补偿对电压稳定的作用进行了简单的分析.     

考虑暂态电压稳定的低压减载地点选择

提出一种考虑暂态电压稳定的低压减载最佳地点的选择方法。在电力系统微分代数方程模型中,系统轨迹碰到奇异面对应着系统发生暂态电压失稳,可以通过切负荷控制使得奇异面远离系统轨迹,从而避免发生电压崩溃。奇异面移动的距离可以看做评估控制效果的一个指标。用文中提出的灵敏度分析方法计算这一指标对于节点负荷的灵敏度,根据灵敏度大小选择低压减载装置的最佳地点。在IEEE 39节点系统中进行了仿真验证,结果说明所提出的低压减载地点选择方法合理有效。     

暂态电压安全紧急切负荷控制优化研究

建立电力系统暂态电压安全分析的微分代数方程组模型,并推导出负荷采用三阶感应电动机并联恒阻抗模型时切负荷控制的表示方法。提出暂态电压安全紧急控制优化的数学模型：暂态电压安全约束包括防止系统发生暂态电压失稳和暂态电压延时恢复两个方面,目标函数为控制费用最小,控制变量为切负荷比例。采用轨迹灵敏度描述暂态电压安全约束函数与控制变量之间的近似线性增量关系,从而将优化控制模型转化为线性整数规划模型。并采用一种启发式优化算法求得模型的近似最优解。对IEEE 39节点系统的仿真计算验证了所提出模型和算法的正确有效性。     

暂态电压安全紧急切负荷控制优化研究

建立电力系统暂态电压安全分析的微分代数方程组模型,并推导出负荷采用三阶感应电动机并联恒阻抗模型时切负荷控制的表示方法.提出暂态电压安全紧急控制优化的数学模型:暂态电压安全约束包括防止系统发生暂态电压失稳和暂态电压延时恢复两个方面,目标函数为控制费用最小,控制变量为切负荷比例.采用轨迹灵敏度描述暂态电压安全约束函数与控制变量之间的近似线性增量关系,从而将优化控制模型转化为线性整数规划模型.并采用一种启发式优化算法求得模型的近似最优解.对IEEE 39节点系统的仿真计算验证了所提出模型和算法的正确有效性.     

负荷模型与负荷电压特性的研究

主要论述负荷模型与电力系统负荷节点的电压与有功功率特性的关系，给出了包含恒功率负荷模型，恒电流负荷模型，恒阻抗负荷模型的综合负荷模型的特性曲线，定性分析了考虑综合负荷模型时的负荷电压稳定性的临界点以及仅考虑恒功率模型时的区别，论述了考虑综合负荷模型时的负荷电压稳定域，说明了负荷模型对电力系统计算的影响。     

感应电动机负荷电压稳定性的研究与仿真

电力系统的电压不稳定现象正受到越来越多的关注。由于一个电力系统的负荷特性对其电压稳定至关键,因此本文对典型的动态负荷作了全面的研究与仿真,比较了恒功率负荷和应电动机负荷,研究了感应电动机负荷点的动态和暂态特性,对在稳定性分析中是使用感应电动机的高阶模型还是低阶模型作了对比,同时对感应电动机和恒电流负荷不同组成的动态特性也作了探讨。     

直流逆变站动态无功源的电压稳定控制优化

直流逆变站电压系统不稳定会导致整个电力系统丧失稳定性,造成的经济损失和社会影响极大。目前使用的直流逆变站动态电压稳定系统对电压崩溃导致电压不稳和功角失恒导致电压不稳的情况不能及时计算出结果,导致电压调节稳定时间较长。提出一种直流逆变站动态无功源的电压稳定控制方法,通过建立动态负荷模型,对直流逆变站输电和配电系统的动态电压控制,及时发现电压无功源振荡阻尼,进行动态模型参数修正暂态稳定控制和电压闪变控制。降低了系统对电压稳定调节时间。仿真实验表明,动态无功源电压稳定控制方法缩短了直流逆变站电压动态调节缩短了时间,改善了动态调节过程,系统震荡得到有效控制,负荷电压稳定,符合应用要求。     

UNIFICATION AND CLASSIFICATION OF ALGEBRAIC TESTS FOR LOSS OF VOLTAGE STABILITY

ABSTRACT

Three distinct types of algebraic bifurcations are shown to occur in both a load flow model and in a transient midterm stability model. Angle bifurcation results in significant angle change and no voltage change at the point of bifurcation. Voltage bifurcation results in significant voltage change and no angle change at the bifurcation point. Voltage and angle bifurcation result in both voltage and angle change at the bifurcation point. Angle bifurcation occurs due to reaching the real power transfer capability across some interface or boundary of the network. Voltage bifurcation is due to inability to transfer needed reactive power to a bus or area across a boundary due to insufficient voltage control and thus reactive supply capability in the region. Voltage and angle bifurcation results when reactive power can' be transferred to a bus or area across a boundary due to insufficient reactive supply and excessive reactive losses (I²X and shunt capacitive reactive withdrawal due to voltage drop) caused by real power transfer. Unique tests for the three types of load flow bifurcation are given. All the load flow voltage instability proximity measures are then classified in terms of which of these three types of load flow bifurcations they test for at the points of collapse. PQ controllability tests are shown to test for voltage, bifurcation and voltage and angle bifurcation. Any proximity test of reactive power versus voltage relationships also tests for voltage bifurcation and voltage and angle bifurcation. Proximity to all three types of load flow bifurcation are measured by either (a) tests of the singularity of the load flow jacobian or (b) proximity measures that test real power transfer or loading effects on voltage. Since equivalent voltage, angle, and voltage and angle bifurcations occur in a transient stability model, the load flow proximity measure tests can be applied on a transient stability model. This paper, thus, classifies and unifies the various proximity measure tests and point of collapse tests for voltage instability on both a load flow and transient stability model.     

电力系统电压稳定性研究综述

对国内、外电压稳定性的研究现状进行了概述,特别介绍了电压失稳现象的根本原因,形成机理,系统动态模型及负荷建模等方面的最新研究成果,还介绍了电压稳定性破坏的防范措施。     

基于感应电动机网荷互馈特性的暂态电压失稳机理探析

<正>确认识电压失稳机理是进一步对电力系统电压稳定问题进行深入研究的关键。分析了网络视在功率传输特性和感应电动机负荷特性,揭示了以感应电动机为核心的暂态电压失稳正反馈动态过程。将与滑差相关的感应电动机负荷及网络视在功率传输的相互作用关系定义为感应电动机网荷互馈特性,并据此进一步分析了含有感应电动机负荷的系统电压崩溃过程,明确了基于感应电动机网荷互馈特性的暂态电压失稳机理,提出了感应电动机负荷电压失稳判据,构建了简单系统算例验证分析结果。分析表明,以感应电动机为核心的电压失稳正反馈动态过程是系统暂态电压失稳的重要环节;将感应电动机故障切除时滑差对应的恢复电压作为判断感应电动机电压稳定的必要条件,能够提高暂态电压失稳判定的准确性与适用性。所述电压稳定判据为预防电压失稳现象的发生和制定电压失稳解决措施提供了有力的理论支撑。     

基于模糊逻辑的电力系统电压崩溃警报系统

文中建立了一个既考虑静态传输能力极限又考虑动态负荷特性的电压崩溃警报系统,给出不同级别的警报,指出电压崩溃将有可能发生。警报级别越高,电压崩溃发生的可能性越大。系统故障和负荷缓慢增长都可引发电压崩溃,文中针对后者。该系统通过模糊逻辑实现,擅长处理不确定性和非线性问题。考虑了引起电压崩溃的2个主要因素:传输能力极限和负荷动态特性,前者由线路稳定因子LQP表示,后者由dQ/dt和dP/dt指示。经模糊系统得到动态电压稳定指数(DVSI),并划分成不同的警报级别,即电压稳定水平VSL。其可行性和有效性由IEEE 39节点系统验证,动态负荷为电动机。     

基于分叉理论的动态负荷特性对电压稳定的影响研究

电力系统非线性元件的动态特性对电压稳定有着重大的影响。本文以一个考虑详尽模型的三节点系统为例,研究了动态负荷特性对电压稳定的影响。研究结果表明:若系统受扰后仍能保持稳定,则有功、无功功率恢复时间常数越小,系统到达稳定状态速度越快;鞍结分叉和奇异诱导分叉会导致电压单调失稳,时间常数越小,电压崩溃速度越快;霍普夫分叉会导致电压振荡失稳,时间常数越小,振荡幅度越大。负荷暂态电压系数对扰动后系统的第一个运行点位置影响很大,较大参数值下的系统具有较强的维持电压稳定的能力。     

电压稳定和同步稳定的关联性研究

基于小干扰分析方法,采用经典静态负荷模型,对电压稳定和同步稳定的关联性进行了研究.研究结果表明:不管采用哪种静态负荷模型,系统都具有相同的P-V曲线形状.在恒功率负荷模型下,极限传输功率点为三个鞍结分叉点的一个,系统的平衡点数目因为鞍结分叉的发生而变化复杂;而在恒电流和恒阻抗负荷模型下,极限传输功率点不再是鞍结分叉点.     

针对暂态电压稳定问题的自动电压控制系统与切负荷协调控制策略

建立了暂态电压稳定分析的微分代数方程组,并提出了应对暂态电压稳定问题的自动电压控制(automatic voltage control,AVC)体系下二级电压紧急控制与切负荷协调控制策略。该协调控制策略把低压切负荷作为与AVC体系下二级电压紧急控制并行的一种控制手段,在这种协调控制的过程中优先考虑采用二级电压紧急控制,当计算发现仅依靠二级电压紧急控制不能使系统保持暂态电压稳定的时候再采用切负荷控制。在PSAT仿真环境下建立了含AVC体系下二级电压紧急控制和切负荷控制的电力系统暂态电压稳定仿真模型,对广东电网748节点系统进行仿真,验证了所提出的控制策略和模型的正确性和有效性。