一种负荷特性对电压稳定影响的分析方法

在简单系统中,分析了将感性负荷的一部分等效为对地支路后对系统功率特性与负荷特性曲线相切点的影响.在多节点系统中应用块圆盘定理证明了将负荷等效为接地导纳支路后对潮流收敛性的影响.并应用矩阵特征值扰动定理和圆盘定理证明了只从节点的等效自阻抗的变化趋势并不能判明系统联系强弱的变化趋势.     

基于支路电压方程的在线电压稳定指标

提出一种基于支路电压方程的电压稳定指标,该指标具有显式表达式,可结合PMU量测实现在线计算和应用。首先,利用电压功率灵敏度在电压崩溃点趋于无穷大的特性,推导获得该指标。其次,通过分析静态负荷特性对该指标假设条件(即P-V曲线电压崩溃点处特性)的影响,揭示了该指标对静态负荷特性的适应性,并用单支路系统进行了仿真验证。进一步,采用多支路系统验证了该指标可有效表征支路电压的稳定性,且具有较高的适用性。最后,探讨了应用等效方法改进该指标,从而提升多节点系统中该指标准确性的方法,并用10节点系统验证了改进指标的有效性。     

估计支路型事故后系统电压稳定边界的灵敏度算法研究

提出一种改进的灵敏度算法估计支路型故障后系统的电压稳定边界。该方法首先在事故前的鞍结分岔点引入置换定理将预想故障支路对系统的作用转换为2个独立功率源对系统的作用,而后通过置换后的系统方便地求出负荷参数对支路传输功率的灵敏度,来估计事故后系统的电压稳定边界。所提方法在很大程度上消除了在简单灵敏度法中因负荷参数和支路导纳之间强非线性引起的估计误差。通过New-England 39节点系统、某实际639节点系统和IEEE 118节点系统算例表明,此算法与现有的简单灵敏度法相比,无需增加计算量就可给出更精确的估计结果。     

基于回路电流与负荷节点电压方程的配电网潮流计算

将配电网负荷支路与形成环网支路选定为连支,据此将所有回路分为第1类回路及第2类回路,建立配电网的回路电流-负荷节点电压网络方程。方程中含有回路电流和负荷节点电压,网络回路阻抗与节点负荷等效阻抗分离。基于所建方程实现了配电网潮流计算的直接解法和前推回代法。进一步将模型和算法应用于三相不平衡配电网,针对单相负荷为零给直接解法带来的影响提出两种处理方法:将负荷等效为导纳或移除零负荷回路方程。提出的前推回代法直接根据节点负荷和电压计算回路电流,使前推计算得以高效进行,极大地提高了潮流计算速度。     

基于电路理论与正交投影的支路损耗分摊方法

基于正交投影概念,提出一种新的基于电路理论的支路损耗分摊方法。将发电或负荷电流源独立作用下的支路电流分量在支路总电流方向上作正交投影,定义该正交投影分量为电流源对支路的电流投影分量,以此为基础分解支路潮流,实现支路损耗分摊。支路潮流分解结果可作为输电线路利用份额的计算基础。还深入探讨节点注入功率的两种等效方式,指出将所有发电与负荷均等效为电流源的等效方式存在单个电流源独立作用的结果主要取决于对地支路的问题,而将发电与负荷分别依次等效为电流源/等值导纳的等效方式则反映了支路功率分布应主要取决于发电与负荷的分布而非对地支路的实际情况,故应采用该种等效方式。通过算例验证该文方法的有效性。     

配电系统可靠性评估实用方法的研究

提出一种新的区域节点定义方法,并基于广度优先搜索法构造复杂配电系统等效模型,采用区域节点行向量法进行配电系统可靠性评估。首先给出区域节点的定义,运用广度优先搜索算法将网络等效为由区域节点和开关元件组成的模型,然后根据区域节点行向量评估负荷点及系统的可靠性指标。在该模型和算法中,区域节点的定义使区域划分更直接有效,其形成算法以支路为对象,操作简单,网络适应性强;利用新的区域节点行向量进行可靠性评估,便于考虑开关装置故障的影响,使其更具实用性。通过对RBTS算例和某实际10 kV配电系统的评估以及对现有分区方法的比较,证明了该模型和算法在简化网络提高运算速度上有明显优势,在适应网络结构变化方面具有较好的鲁棒性。     

复杂电网的分层解耦潮流算法

基于高压电网中环网和辐射分支并存的特性,提出复杂电网的逆流分层拓扑搜索法及对应的分层解耦潮流算法。首先,通过拓扑搜索将原电网分解成拥有共同边界节点的主环网和辐射子网2部分,并自动形成辐射子网的支路层次结构;其次,将辐射子网等效为主环网对应边界节点的负荷,而将主环网中边界节点的电压等效为辐射子网的电源电压;第三,采用P-Q分解法和前推回代法交替求解主环网与辐射子网,并通过等效负荷和等效电压的交互修正来实现分解协调,从而达到一体化计算的目的。其中,辐射子网的前推回代计算按其支路层次结构分层进行。基于IEEE300节点和重庆电网算例的仿真计算,验证该文方法在计算速度和收敛性方面具有明显优势。     

一种适用于交直流互联系统电磁暂态仿真的动态等效方法

在进行交直流互联系统电磁暂态仿真时,常需要对交流系统中220 kV及其以下电压等级的电网进行动态等效,以减小系统规模,提高仿真效率。提出一种针对交直流互联系统中低电压等级网络的动态等效方法,该方法基于等效前后系统主干网架潮流和动态特性不变的原理,构建了低电压等级网络等效后的主干网节点结构,并给出了等效结构中各元件参数的确定过程。采用该方法化简网络时计算量小,且不会产生负电阻支路,等效后的网络可直接用于电磁暂态仿真。应用该方法在机电暂态环境中对山东电网进行动态等效,通过对比等效前后系统潮流、主干网母线短路电流以及故障后系统暂态行为变化等情况,证明了所提动态等效方法的合理性和有效性。     

支路故障后静态电压稳定裕度的估算

提出一种支路故障后静态电压稳定裕度的估算方法。该法先通过2阶灵敏度法对支路故障后电压稳定临界点处的状态变量进行预估,并通过预估的状态变量求出故障后电压稳定临界点处的注入功率;然后将该注入功率等效成正常条件下初始运行点处注入功率的变化量,并根据该等效的变化量来预估故障后负荷裕度的变化,避免了因负荷裕度对支路导纳线性灵敏度差而导致预估精度不高的缺点;最后在IEEE14和30节点系统上验证了所提方法的有效性。     

基于瞬时值解析的支路电能损失与成本分摊方法

电力网络的电气支路是输送电能的重要关口式通道。目前,在这类通道送受端安装的各类功率表和电能表,只能测量和统计支路上的总功率和总能量,尚无法从数字化和智能化的角度计量出送端多个等效电源或受端多个等效负荷在支路上流通的电气成分信息,此状况制约了支路成本核算与分摊工作的公正开展。为此,该文基于瞬时值解析思路,以支路受端带两个和多个等效负荷为例,分析不同负荷瞬时电流在支路总电流中的分配关系,推导出各瞬时成分量分摊的支路瞬时电阻及其对应的瞬时损耗功率关系式,并由此获得支路电阻损失电能分摊系数;由不同负荷瞬时电流间的环流出发,分析负荷间的功率和能量穿越现象及其具体关系;综合支路成分和负荷穿越情况分析结果,可绘制出支路–负荷系统的能量分配关系总图。基于此图,考虑送受端节点电价、支路输电价格等,可核算不同负荷分摊的输电成本以及购售电全过程的经济流。最后,通过算例,给出具体的电能分配关系、支路电能损失和输电成本分摊结果以及负荷间发生的交叉补贴费用,并与其他方法进行电阻电能损失分摊系数计算结果的比较。所提方法将对开发安装于支路上的新型智能电表或对支路能量与成本核算问题进行深入研究提供理论基础。     

基于安全性的互联电网间最大输电容量的研究

电网在制定运行调度计划时，需要知道联络线的最大输电能力，以及阻碍输电的主要因素。计算最大输电能力的常见算法是连续潮流法，但其结果不一定能保证满足电网安全约束。本文在对外部系统合理等值的基础上，比较了采用连续潮流、有功和无功解耦的优化算法计算互联电网间的最大有功输电容量的差异，重点考察了发电机容量、节点电压、线路载荷等安全约束条件对计算结果的影响。IEEE-RTS算例结果表明，本文所述算法可以用来检验运行方式的安全性，安排调度计划，提高电厂和电网的运行效率。     

适用于交流保护整定的MMC-HVDC接入母线故障等效模型

模块化多电平换流器型高压直流(MMC-HVDC)输电系统接入电网后将对交流系统短路电流产生影响,但目前交流保护整定计算通常忽略MMC-HVDC接入母线故障时模块化多电平换流器对短路电流的贡献。文中以交流保护整定计算为出发点,提出了MMC-HVDC系统简化分析原则。在分析MMC-HVDC系统控制特性的基础上,建立了适用于交流保护整定计算的MMC-HVDC等效模型,提出MMC-HVDC接入母线故障时可以将直流侧等效为一个正序电流源。研究了MMC-HVDC接入母线故障时不同故障点残压下MMC-HVDC直流侧响应特性,确定了等效电流源的幅值和相位,并进行了仿真验证。最后,提出了MMC-HVDC对交流保护整定计算影响的定量评估指标及其计算方法。     

基于LCL-S型ICPT系统的恒流输出分析与控制

针对电动汽车无线充电的需求,提出了一种兼顾调控效果与传输效率的恒流控制方法。针对LCL-S型的磁耦合谐振无线电能传输系统建立模型,对其进行工作特性分析,进而根据副边电流输出特性及传输效率特性曲线确定了系统高效运行的频率区间,将此区间作为系统恒流工作的调频区。并对比各种功率控制方式的优缺点,进而提出了变频控制与移相调压相结合的恒流控制策略。实验设计了PI闭环控制程序,验证了负载变化时的恒流控制效果。实验表明该控制策略基本实现了无静差、无超调的快速响应控制。     

An improved under frequency load shedding strategy based on dynamic power flow tracing

Under frequency load shedding is an effective approach to maintain or restore the steady-state operation of the power system when frequency accidents occur. An improved under frequency load shedding strategy based on dynamic power flow tracking is proposed. The expression of the kinetic energy theorem in power system is derived and combined with the power flow tracing method to analyze the relation between system energy distribution and its frequency. The power system frequency influencing factors are then constructed and applied to find the reasons of frequency decline and to quantify the contributions of the mechanical power of the generators, the load power and the transmission losses for the frequency deviation. Finally, considering a variety of unbalanced power scenarios in the system, the modified load shedding strategy is designed. Based on the results of dynamic power flow tracing, the strategy can choose the suitable load node to control, and the defined load frequency contribution indicator is utilized to determine the load shedding amount which each control object undertakes. The proposed methodology is verified by the fault scenarios when the generator sets mistakenly cut off and the trip of important tie-lines in the IEEE 39-bus system. Compared with the conventional strategies, the proposed strategy is more selective, can reduce the blackout range, and improve the effect of stable frequency recovery.     

An enhanced cascading failure modelintegrating data mining technique

Under frequency load shedding is an effective approach to maintain or restore the steady-state operation of the power system when frequency accidents occur. An improved under frequency load shedding strategy based on dynamic power flow tracking is proposed. The expression of the kinetic energy theorem in power system is derived and combined with the power flow tracing method to analyze the relation between system energy distribution and its frequency. The power system frequency influencing factors are then constructed and applied to find the reasons of frequency decline and to quantify the contributions of the mechanical power of the generators, the load power and the transmission losses for the frequency deviation. Finally, considering a variety of unbalanced power scenarios in the system, the modified load shedding strategy is designed. Based on the results of dynamic power flow tracing, the strategy can choose the suitable load node to control, and the defined load frequency contribution indicator is utilized to determine the load shedding amount which each control object undertakes. The proposed methodology is verified by the fault scenarios when the generator sets mistakenly cut off and the trip of important tie-lines in the IEEE 39-bus system. Compared with the conventional strategies, the proposed strategy is more selective, can reduce the blackout range, and improve the effect of stable frequency recovery     

基于加权潮流熵的电网故障传播脆弱线路识别

为提高电力系统运行安全水平,提出一种基于加权潮流熵的电网故障传播脆弱线路识别方法。通过直流潮流法快速估算线路断开时系统其他线路的潮流增量及负载率,采用加权潮流冲击熵反映目标线路受其他线路断开的转移潮流的影响,利用加权潮流分布熵反映目标线路断开对系统线路负载率分布的影响。结合加权潮流冲击熵与加权潮流分布熵定义线路综合脆弱指标,识别电网故障传播中的脆弱线路。直流潮流法可通过简单的数学运算准确估算系统断线故障时各线路的潮流情况,计算量少,适用性好。该方法综合考虑线路的受冲击脆弱度和断开后果脆弱度反映线路在电网故障传播中的脆弱性,同时,加权潮流熵有效反映了线路负载率较高甚至过载时的危险性。在IEEE39节点系统中对该方法进行了验证。     

基于改进Jacobian-Free Newton-GMRES(m)的电力系统分布式潮流计算

为了提高互联电网分布式潮流算法的实用性,应尽可能减少协调计算中的交换信息.文中采用隐函数方式表示分布式潮流的边界协调方程,并采用具有自适应预处理能力的Newton-GMRES(m)方法构建分解协调算法.该方法具有Jacobian-Free特性,协调计算中只需要交换边界节点状态信息.以IEEE标准系统和大规模实际系统为算例的测试结果表明,新的分布式潮流算法具有较高的收敛性,数据交换接口简单,实用性强,适合于求解连续变化的分布式潮流问题.     

HVDC滤波换相换流器的阻抗频率特性

高压直流输电(HVDC)换流器的阻抗频率特性是分析和解决谐波不稳定的一个重要因素,滤波换相换流器(filter commutated converter,FCC)是一种具有阀侧谐波抑制兼无功功率补偿功能的换流器,文章简要论述了FCC的接线方案和工作机理,并基于开关函数法对计及换流器换相过程影响下的FCC交、直流等值阻抗计算式进行了理论推导。以直流输电开发平台为例,对传统电网换相换流器(line commutated converter,LCC)与FCC的阻抗频率特性计算结果进行对比,仿真结果表明换流器的阻抗频率特性对交流系统的谐振频率有着不可忽略的作用,FCC在一定程度上提高了交流系统强度,改善了系统稳定性,有效降低了系统谐振频率下的交流等值阻抗,从而更好避免直流输电系统谐波不稳定现象的发生。     

逐步二次规划法在约束潮流中的运用

约束潮流就是当系统的结构、参数及负荷情况给定时，通过选取控制变量，找到能够满足所有运行限制的潮流分布。文中运用最优潮流算法计算约束潮流，将有功、无功出力以及电压值作为控制变量，并使用逐步二次规划法对其进行求解。给出了有关的数学模型和计算流程，介绍了处理Maratos效应的一种的灵敏度算法。中国电科院8机22节点系统和IEEE—118节点系统的计算结果证明了使用SQP方法计算约束潮流的有效性。     

基于失稳机理分析的暂态电压稳定性量化指标

在暂态过程中，当负荷母线电压值进入由系统特性和负荷特性决定的不稳定区时，会发生电压失稳。在单机单负荷系统模型中，证明同一系统静态P-V曲线和V-Q曲线的临界点具有一致性，基于动态跟踪系统特性变化的技术路线提出暂态潮流断面P-V曲线分析法，并给出暂态电压稳定性量化指标的计算方法和相应的稳定性判据。在多机系统中，虽然通常需要将所提方法与临界电压或戴维南等值电路的动态跟踪计算相结合才能应用，但也存在无需系统等值而直接应用基于单机模型的计算公式的场景。通过算例对暂态电压失稳机理、常规工程经验指标的局限性、所提指标和稳定性判据的有效性进行验证。