基于BCU法的多故障暂态稳定约束最优潮流计算

基于稳定域边界的主导不稳定平衡点(BCU)方法,求解暂态能量裕度对发电机有功和无功出力的解析灵敏度,再将暂态能量裕度约束直接加入最优潮流模型中,建立含多故障暂态能量裕度约束的最优潮流逐次线性规划模型.通过常规潮流计算、基于BCU法的暂态稳定及暂态能量裕度灵敏度计算、基于单纯形法的线性规划算法的交替求解,获得最优解.并对BCU方法和故障模式法进行了比较,在上述的交替求解过程中,故障模式法并不能保证能求出主导不稳定平衡点,但BCU方法能够给出可靠结果.新英格兰10机39节点系统的计算结果验证了所提方法的有效性.     

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。     

基于BCU法的多故障暂态稳定约束最优潮流计算

基于稳定域边界的主导不稳定平衡点（BCU）方法,求解暂态能量裕度对发电机有功和无功出力的解析灵敏度,再将暂态能量裕度约束直接加入最优潮流模型中,建立含多故障暂态能量裕度约束的最优潮流逐次线性规划模型。通过常规潮流计算、基于BCU法的暂态稳定及暂态能量裕度灵敏度计算、基于单纯形法的线性规划算法的交替求解,获得最优解。并对BCU方法和故障模式法进行了比较,在上述的交替求解过程中,故障模式法并不能保证能求出主导不稳定平衡点,但BCU方法能够给出可靠结果。新英格兰10机39节点系统的计算结果验证了所提方法的有效性。     

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。     

基于主导不稳定平衡点法的暂态电压稳定性研究

文章提出了一种基于主导不稳定平衡点分析电力系统暂态电压稳定性的方法。首先采用启发式的方法,得到电力系统中计算电压型主导不稳定平衡点的初值,然后引入牛顿同伦法,以降低主导不稳定平衡点对初值的敏感度,使所得到的初值可以有效收敛到电压型主导不稳定平衡点上。另外,还考虑了多电动机的动态负荷模型,并通过大扰动下的电压薄弱节点识别寻得主导负荷母线,提升了该启发式方法的模型适用性与推广性。结合能量函数与得到的主导不稳定平衡点,能有效求取多机系统暂态电压失稳的临界切除时间。最后在3机9母线系统上验证了上述方法的有效性。     

论电力系统不稳定平衡点和暂态稳定性的计算

提出了如何分多步演算来保证用泰勒展开式解发电机转子运动微分方程组的精确度,求得临界暂态稳定点来代替不稳定平衡点作为判据。还证实有些不稳定平衡点的势能不是最大的临界值,而且事故后发电机转子的运动轨迹很少达到直接法求得的不稳定平衡点。     

网络结构保持下的能量裕度灵敏度分析

阐述了电力系统结构保持模型了基于灵敏度的ＢＣＵ方法,其显著特征是当运行参量变化时不依赖于主导不稳定平衡点不变的假设,用该方法可以快速有效地提供运行人员感兴趣的安全信息,运行参量变化时系统稳定裕度的灵敏度以及受一定故障支配的临界机极限输出动率等,６机２２节点系统的试验结果表明用这种方法是行之有效的。     

基于相量测量与能量分析的在线失稳预警

在全网主要厂站设置相量测量单元,以及中调与各主要厂站间的高速通信可往返的环境下,运用实测、预测事故时轨线与能量分析相结合的方法可使在线暂态稳定分析实现超实时计算,以便有足够的“可用反应时间”用于失稳预警或就地控制。对于事故时轨线实时测量中的发电机相角预测算法,采用“当前”统计模型的自适应跟踪算法。运用基于稳定域边界的主导不稳定平衡点方法计算临界能量及稳定裕度,以便判别失稳与否。在经典模型下对简化的华东17机60节点进行仿真,系统仿真结果表明所提算法是可行的。     

考虑暂态稳定约束的串联电抗器优化配置

基于暂态能量函数法,提出考虑暂态稳定约束的串联电抗器优化配置新算法.该算法利用基于稳定域边界的主导不稳定平衡点法(BCU法)计算系统暂态稳定裕度,并将暂态稳定裕度作为约束条件加入到优化配置模型中,从而将串联电抗器配置问题转化为非线性规划问题,使得在求解的过程中能够充分考虑串联电抗器对系统稳定性的影响.同时根据串联电抗器...     

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。     

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。     

暂态能量函数的动力学意义思考

本文从动力学角度分析暂态能量函数的由来及物理机制。在此基础上,论证了相对于故障前稳定平衡点的暂态能量函数的合理性;指出功能转换及守恒关系不仅对于全系统,而且对于任何发电机都成立,发电机间、机群间都不存在着暂态能量的交换;分析了多机系统的临界能量点与相关不稳定平衡点不重合的原因;认为临界受扰轨迹和临界能量点的恰当处理是进一步提高暂态能量函数法暂态稳定性分析精度的关键。     

基于暂态稳定裕度指标的最优潮流求解

基于一种新型暂态稳定裕度指标，提出了求解含暂态稳定约束的最优潮流（SCOPF）新方法。该方法利用暂态稳定裕度指标及其灵敏度组成的不等式代替暂态稳定约束，将针对预想故障的优化潮流问题转化为常规非线性规划问题。所用的暂态稳定裕度指标基于故障后电力系统稳定域边界隐式方程，可由稳定域二次近似获得其近似估计。所提出的SCOPF求解方法易于实现，可处理多个预想故障，算法具有良好的收敛性和合理的计算时间。在新英格兰10机39节点系统中进行的仿真验证了该方法的有效性。     

Transient stability output margin estimation based on the energy function method

In this paper, a new method of estimating the critical generation margin (CGM) in power systems is proposed based on transient stability diagnostics. The proposed method can directly compute the stability limit output for a given fault based on the transient energy function method (TEF). Since CGM can be directly obtained by the limit output using estimated P‐θ curves and is easy to understand, it is more useful than the conventional critical clearing time (CCT) of the energy function method. The proposed method can also estimate CGM as a negative value, which means instability in the present load profile, and so a negative CGM can be directly used as a restriction on generator output. The accuracy and fast solution ability of the proposed method are verified by applying it to a simple 3‐machine model and IEEJ EAST10‐machine standard model. Furthermore, the usefulness of the method for severity ranking of transient stability for various fault cases is discussed by using CGM. 2010 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 173(3): 10–19, 2010; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/ eej.21035     

严重受扰系统的能控性和能观性及失稳模式分析

基于稳定域理论,指出严重受扰系统的轨迹在临近失稳时运行在主导不稳定平衡点附近,因此可以用线性系统来近似描述严重受扰系统的局部动态。相应地分析线性化系统的模式能控性和能观性,并提出秩判据,以判别控制输入矩阵或观测输出矩阵对失稳模式是否能控或能观。采用特征分析,根据特征值、参与因子和模态揭示故障失稳模式,并根据模式能控性和能观性矩阵找出最灵敏的控制输入和观测信号的地点,以控制和检测失稳模式。以10机39节点新英格兰系统为算例,表明所提出的基于主导不稳定平衡点的线性分析方法实用有效,可为构建广域监视和控制系统奠定基础。     

Direct Transient Stability Analysis Using Energy Functions Application to Large Power Networks

This paper deals with the demonstration of the Transient Energy Function (TEF) method in large, realistic power networks. Documented examples of application in power system operation and associated software development for systems up to 228-generators and 1644-buses are given. An overview of the analytical and computational problems encountered in the large scale application of the TEF method is presented. Approaches used to overcome the problems are provided, and the relevant improvements and modifications to the TEF software are discussed.     

电力系统暂态稳定域近似边界可信域及其扩展

电力系统稳定域边界的逼近一直是应用直接法进行电力系统暂态稳定分析的难点。该文给出一种基于可信域和暂态能量函数的边界近似方法,该方法利用特征不变流形(characteristic invariant manifolds,CIMs)确定的可信域和其边界上故障轨迹相关方向处暂态能量函数常值能量面的并集确定近似边界。采用该方法对WSCC4机11节点标准测试系统稳定域边界进行逼近,并依据近似稳定域边界估计临界清除时间。通过对采用纯多项式近似的边界及与采用纯能量函数近似边界的比较,表明该方法即排除了多项式近似边界收敛域外的不确定性,又在很大程度上克服了传统能量函数近似边界的保守性,提高了直接法分析电力系统暂态稳定的精度。     

电压源励磁下非线性电磁机构瞬态过程的研究

本文通过推导连续域下的磁通链的积分表达式,建立了电压源励磁下非线性瞬态场的数学模型——微分—积分方程。通过有限元法与积分方程法耦合,得出了求解电压源励磁下非线性瞬态磁场的直接求解方法。该方法进一步同磁场中媒质的机械运动问题相耦合,从而求解电压源励磁下,考虑导电媒质中的涡流,铁磁材料非线性及媒质机械运动等条件下的瞬态过程问题,并编制了二维及轴对称场的计算程序。文中以螺管电磁铁为实例,实验结果与计算结果比较吻合。     

Transient stability assessment for network topology changes:application of energy margin analytical sensitivity

Developments in direct transient stability assessment using the Transient Energy function (TEF) method have included the exit point technique to determine the controlling unstable equilibrium point (u.e.p.). In this paper, analytical sensitivity of the energy margin is coupled with the exit point based TEF method to assess system stability when there is a change in system parameters: plant generation or network configuration. The principal features of this paper include: introduction of a very fast sensitivity technique to account for network configuration changes; elimination of the assumption that the mode of disturbance of the controlling u.e.p. does not change; and correlation of the sensitivity results with time simulation through swing curves. The technique is tested on the 50-generator IEEE test system and the 161-generator Northern States Power (NSP) system