11 连续潮流

西安文理学院学报(自然科学版)Journal of Xi'an University (Natural Science Edition)第23卷第2期2020年4月Vol. 23 No. 2Apr. 2020文章编号：1008-5564 (2020) 02-0025-05基于改进Matpower 连续潮流算法的静态电压稳定性分析张宾(蚌埠医学院第一附属医院设备科，安徽蚌埠233000)摘要:连续潮流算法通过引入一维校正方程有效地解决了传统潮流在功率极限附近时雅可比矩阵的奇异问题，从而追踪得到负荷不断增加的PV 曲线以研究电网系统的静态电压稳定性.基于Matpower 程序对连续潮流算法进行改进，通过引入单节点增加负荷以及多节点等步长增加负荷模式，从而追踪得到该模式下的多节点PV 曲线以及崩溃电压值.提出了电压崩溃裕度指标和极限功率裕度，用来表征该节点的电压坚强程度.最后以某地区220kV 电网为算例进行分析，验证了该方法的有效性.关键词:连续潮流;静态电压;PV 曲线;电压裕度;功率裕度中图分类号:TM712 文献标志码:AAnalysis of Static Voltage Stability Based on the ImprovedContinuous Power Flow Algorithm of MatpowerZHANG Bin( Department of Equipment , First Affiliated Hospital of Bengbu Medical College , Bengbu 233000, China )Abstract : The singular problem of Jacobian matrix of traditional power flow near the powerlimit is solved by introducing one -dimensional correction equation. Thus , the PV curve with in ­creasing load can be traced to study the static voltage stability of power system. Based on Mat ­power program , the continuous power flow algorithm is improved. By introducing single nodeload increasing mode and multi node equal step load increasing mode , the multi node PV curveand collapse voltage value under the mode can be traced ・ The voltage collapse margin index andthe limit power margin are proposed to characterize the voltage strength of the node. Finally , anexample of 220kV power grid in a certain area is analyzed to verify the effectiveness of themethod.Key words : continuous power flow ; static voltage ; PV curve ; voltage margin ； power margin近几十年来，电力系统向大电网、高电压和远距离输电发展，虽然对提高经济效益、促进环境保护起 到了重要作用,但是也给电力系统的安全运行带来了新的问题，电压失稳就是其中之一，近年来电压失 稳或电压崩溃引起的局部负荷丢失甚至是大面积停电事故时有发生⑷•吸取以往电压失稳以及恶性电收稿日期：2019-12-11作者简介:张宾(1984—),男,安徽蚌埠人，蚌埠医学院第一附属医院设备科工程师，硕士，主要从事电力电子研 究.26西安文理学院学报（自然科学版）第23卷压崩溃事故的经验和教训，在当前已有理论的基础上，深入加强对电压崩溃发生的机理、电压稳定的安全指标、电压稳定的预防校正控制措施等电压稳定相关问题的基础性和应用性研究⑵.对于指导电力系统规划以及运行具有特别重要的意义，可最大限度地避免电压失稳以及电压崩溃事故的发生，提高电力系统的稳定性、经济性.1连续潮流的雅克比问题分析在连续潮流计算过程中,雅克比矩阵一直是问题分析的焦点.单节点增加负荷时，人入是唯一的，雅克比矩阵增加一行一列，也就是说雅克比矩阵维数增加一维.连续潮流法是一种用于追踪PV曲线的非线性方法.它通过参数变化并引入一维校正方程，巧妙地解决了潮流雅可比矩阵奇异的难题⑶.多节点等步长增加负荷的情况，雅克比矩阵同样是增加一行一列•只是具体涉及到这一行一列中所在相同位置数据元素是不同的.这主要体现在多个节点增加负荷与单个节点增加负荷的不同•虽是多个节点增加负荷但每个节点增加负荷的步长是相同的，这就体现在矩阵的维数只是增加一维.多节点变步长增加负荷的情况比较复杂.矩阵维数增加多维，也就是矩阵增加多行多列.这又涉及到相同位置的不同数据元素问题•编程要解决不同山的同时增加问题，还要对程序中的雅克比矩阵相应增加维数、数据进行处理.2改进的Matpower连续潮流计算方法2.1连续潮流程序改进流程图图1连续潮流改进流程如图1所示，连续潮流的改进主要从两个方面进行，一个是实现单节点增加负荷获取PV曲线，该模式下雅克比矩阵增加一维.增加多维的情况主要看有几个节点的负荷发生变化.负荷增加的节点数量越多，其维度增加的越多,最后编制相应程序.2.2单节点增加负荷源程序给出的即是单节点增加负荷的情况，该程序能够仿真单个节点增加负荷该节点的PV曲线.在此基础上，可以发散思维,从简单处着手，修改程序达到两个目的.一个是用matlab循环仿真每个节点第2期张宾.基于改进Matpower连续潮流算法的静态电压稳定性分析27增加负荷对应该节点的PV曲线，另一个是用matlab循环仿真设定节点增加负荷每个节点的PV曲线.2.3多节点等步长增加负荷多节点等步长增加负荷的情况比单节点增加负荷要复杂的多.多节点等步长增加负荷的情况，雅克比矩阵同样是增加一行一列.只是具体涉及到这一行一列中所在相同位置数据元素是不同的.这主要体现在多个节点增加负荷与单个节点增加负荷的不同.虽是多个节点增加负荷但每个节点增加负荷的步长是相同的，这就体现在矩阵的维数只是增加一维.涉及到程序中雅克比矩阵的修改，本文对其的修改采用了加循环的方法.对于多节点等步长增加负荷最大的难题是节点变量loadvarloc只有一个，如何做到多节点同时增加负荷.本文解决该问题的办法还是采用循环的手法.该过程主要涉及对变量loadvarloc的循环利用.如要求节点11、13、15、17同时增加负荷（等步长），但变量loadvarloc每次只能代表赋值一个节点去计算，而且不能一次算完，否则多节点增加负荷的要求就达不到.只能采用循环赋值，在每加一次4入时，循环一次,对变量loadvarloc依次赋值11、13、15、17,这样就达到了同时增加负荷的要求.3实例仿真分析3.1算例图2某市220kV电网结构图以某市城区电网作为算例⑷，结构如图2所示.该系统有9个PV节点、22个PQ节点.设定3节点为平衡节点.系统总共有8台发电机，其中：2节点上机组容量为3x20MW；3节点上机组容量为4x30 MW；25节点上机组容量1x600MW.系统在平均负荷水平下的总有功容量为1383MW,总的无功容量为453MVar.3.2PV曲线以下为11、13、15、17节点等步长增加负荷时绘制的PV曲线.PV曲线是电压静态稳定分析的比较直观的重要工具⑸，它所描述的是节点电压和一个区域负荷或传输界面潮流之间的关系曲线,从而指示区域负荷水平或传输界面功率水平导致整个系统临界电压失稳的程度.分析图3可知,2个节点的初始节点电压是不同的，但崩溃时的极限功率是相同的,这主要是因为2个节点按照相同的步长增加负荷•而且崩溃时的电压也不尽相同，至于崩溃电压的具体数值，应利用程序算的精确的值.PV曲线是电压静态稳定分析的比较直观的重要工具，它所描述的是节点电压和一个区域负荷或传输界面潮流之间的关系曲线，从而指示区域负荷水平或传输界面功率水平导致整个系统临界电压失稳的程度.28西安文理学院学报(自然科学版)第23卷图3节点11和节点13的PV 曲线图3.3电压崩溃裕度本文采用电压崩溃裕度指标计算公式为:K 一 V_collpse VJactor =------------------- ( 1)式中：VJ'actor 为电压崩溃裕度；V 。

计及电压稳定的最优潮流二阶锥规划方法李海英;薛琢成;张巍【摘要】为平衡系统的安全性与经济性,本文采用电压稳定裕度指标,建立计及电压稳定约束的最优潮流模型.同时增加一组临界状态下的静态安全约束,通过最优潮流模型求得电压稳定裕度中的临界参数.所建模型是多维非线性规划问题,利用二阶锥松弛方法,将其转化为二阶锥规划模型,求得全局最优解.在IEEE9节点和IEEE30节点系统中测试表明,提出的方法能够量化不同稳定裕度对发电成本及节点电压的影响,同时为无功补偿装置的安装提供指导.【期刊名称】《电力系统及其自动化学报》【年(卷),期】2018(030)012【总页数】7页(P33-39)【关键词】电力系统;电压稳定;最优潮流;二阶锥规划【作者】李海英;薛琢成;张巍【作者单位】上海理工大学电气工程系,上海 200093;上海理工大学电气工程系,上海 200093;上海理工大学电气工程系,上海 200093【正文语种】中文【中图分类】TM712传统最优潮流模型通常假设传输容量裕度足够大。

但在电力市场环境下，系统负荷水平和供电比重不断增加，负荷高峰时期传输容量可能接近稳定极限，在没有更多无功及时补充的情况下，将电压稳定纳入模型值得深入探讨[1]。

电压稳定是电力系统规划与运行考虑的重要因素之一，电压稳定问题相比于功角、频率稳定问题，具有突发性和隐蔽性，长期被忽略。

近年来世界各地发生的大规模停电事件，如土耳其“3.31”大停电事故及印度“7.30”、“7.31”大停电事故[2-3]，使电压稳定问题逐渐受到关注。

电压稳定的最优潮流问题，现阶段研究主要集中在指标和算法改进两方面。

电压稳定L指标由于具有确定的上下限，通过计算系统中L指标的最大值可以判断电压稳定程度，在电压稳定分析中应用最广泛。

文献[4]利用L指标建立电压稳定最优潮流模型，对系统安全性和经济性做出分析。

文献[5]对L指标做出改进，将一个非凸问题转化为拟凸问题，得到更为精确的潮流解。

科研热词 推荐指数 连续潮流 5 静态电压稳定 4 电压稳定 3 潮流 3 风电场 2 连续潮流法 2 调和分析 2 电压稳定性 2 含沙量 2 长江河口 1 长江口北支河道 1 负荷裕度 1 自动电压控制 1 能量 1 累积指数 1 磨刀门 1 直驱永磁同步风力发电机 1 直驱永磁同步发电机 1 盐水入侵 1 电热耦合 1 电枢电流限制 1 电压控制 1 电力系统 1 环境要素 1 潮滩 1 潮流特征 1 潮流流速 1 潮汐 1 海流 1 海南岛南渡江 1 波动强度 1 江苏海岸 1 水沙变化 1 水体混合与分层 1 机制分析 1 有限体积法 1 数值模拟 1 控制策略 1 捕集 1 挟沙力 1 扩展潮流 1 戴维南等值 1 悬沙输运 1 影响 1 并行计算 1 定点观测 1 季节变化 1 垂向结构 1 地形演变 1 咸潮 1 双向迭代 1 南海陆架陆坡区 1
推荐指数 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2011年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48
2010年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
科研热词 连续潮流 电压稳定 灵敏度 非奇异 静态电压稳定评估 负荷裕度 负荷模型 自动装置 线路运行状态 线路热约束 线路串联电压 稳定裕度 短期潮汐潮流数据 电压紧张 独立控制 正交潮响应分析 极限诱导分岔 无功优化 扩展潮流雅可比矩阵 可调电抗器 参与因子 功率损耗 分岔点 出力调整 准调和分析

2014年 科研热词 推荐指数 序号 风电场 3 1 风电 3 2 网架结构 3 3 经济运行 3 4 热电联产 3 5 微网 3 6 风力发电 2 7 调度策略 2 8 经济调度 2 9 模型 2 10 改进遗传算法 2 11 光伏发电 2 12 不确定性 2 13 风电预测 1 14 风电机组 1 15 频率控制 1 16 预防控制 1 17 鞍结型分岔 1 18 非线性解耦 1 19 静态电压 1 20 遗传算法 1 21 连续潮流法 1 22 运行调度模式 1 23 运行备用 1 24 转速约束 1 25 负荷管理 1 26 负荷特性 1 27 调频能力 1 28 调峰 1 29 蓄电池储能 1 30 自适应选取 1 31 自动发电控制 1 32 能量裕度 1 33 联合概率密度预测 1 34 线路安全校核 1 35 级联pi调节 1 36 稳定裕度 1 37 稀疏贝叶斯学习 1 38 电力系统 1 39 特高压输电 1 40 灵敏度 1 41 极限诱导型分岔 1 42 期望 1 43 有功功率控制 1 最优潮流法 1 暂态能量函数 1 暂态稳定 1 无功 1 旋转备用 1 控制模式 1 常条件相关-多元广义自回归条件异方差模型 1 差分进化法 1
2008年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29
科研热词 电力系统 无功优化 有功调度 运行调度 电气剖分 电力市场 电力商品 成本补偿 马尔可夫链 风险收益协调 风电 遗传算法 调度 调峰 网损 系统状态 积留量法 电力网络 状态空间 灵敏度 概率优化调度 期望运行效益最大化 断面约束 控制 多时段 在线有功调度 协调优化调度 动作次数 互联电网