基于降阶雅可比矩阵的低压减载整定方法研究

专利名称：基于改进遗传算法的交直流系统低压减载优化方法专利类型：发明专利
发明人：蔡振才,黄道姗,黄霆,苏清梅,李海坤,吴丹岳,林因,刘智煖,张健,蔡冰君
申请号：CN201610833291.1
申请日：20160920
公开号：CN106340906A
公开日：
20170118
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及一种基于改进遗传算法的交直流系统低压减载优化方法，提供了一种基于改进遗传算法以综合实用电压稳定指标为约束的交直流系统减载量优化算法。

该算法基于负荷重要等级分类，以最小减载损失成本为目标函数，并综合考虑交直流混联系统变量可行性约束和直流系统控制方式的转换等因素的影响，可以优化低压减载控制策略，维持系统稳定，减少系统整体损失成本。

申请人：国网福建省电力有限公司,国家电网公司,国网福建省电力有限公司电力科学研究院,北京清软创新科技股份有限公司
地址：350003 福建省福州市五四路257号
国籍：CN
代理机构：福州元创专利商标代理有限公司
代理人：蔡学俊
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基于雅可比矩阵的电压控制区域划分的改进冯光明1,陆　超2,黄志刚2,韩英铎2,余贻鑫1(1.天津大学电气与自动化工程学院,天津市300072;2.清华大学电机系,北京市100084)摘要:对应用比较广泛的电压控制区域(VCA )划分方法进行了改进,在传统的去除小元素法基础上,采用牛顿—拉夫逊法潮流雅可比矩阵中有功和无功对电压幅值偏导数的子矩阵之和进行VCA 划分;然后,将各种拓扑变化对系统电压稳定性的影响进行排序,按从大到小的顺序用这些拓扑变化对得到的VCA 分区进行修正,直到修正结果不再改变为止,从而得到了适用于各种拓扑结构下电压稳定性分析的分区。

改进后分区的有效性在新英格兰10机39节点系统上得到了验证。

关键词:电压控制区域;去除小元素法;雅可比矩阵;电压稳定;拓扑结构中图分类号:TM711;TM712收稿日期:2006210214;修回日期:2007201213。

国家自然科学基金重大项目(50595413)。

0　引言由于无功传输的特点,系统内电压分布呈现明显的区域特点。

对电网中关键节点电压相量的实时监测[1]可通过基于全球定位系统(GPS )的同步相量测量装置(PMU )实现。

选择关键节点的前提,就是根据电压在不同系统运行状态和干扰情况下的性质对所有母线进行分区。

对电力系统划分区域,一类方法是对各节点用某种静态电压稳定性指标排序,从而确定薄弱节点及由这些节点组成的薄弱区域[2],这类方法得到的区域会随着网络结构的改变而发生变化;另一类方法是通过对系统的潮流雅可比矩阵进行分析处理,将系统划分为若干个具有单一稳定性特征的区域。

文献[3]基于PV 解耦的假设,定义了一种去除雅可比矩阵中无功—电压幅值灵敏度子矩阵的小元素得到电压控制区域(VCA )的方法。

文献[425]结合电气距离的概念,也采用了雅可比矩阵中无功—电压幅值灵敏度子矩阵进行电压分区。

上述方法都忽略了有功对电压的影响。

文献[6]指出,在重负荷情况下,PV 解耦的假设不成立,基于该假设的分区方法在重负荷下并不适用,所以提出使用完整雅可比矩阵来获得VCA 。

负荷特性对基于奇异值分解法分析静态电压稳定的影响
初壮;尹东升;张宇
【期刊名称】《东北电力大学学报》
【年(卷),期】2013(033)001
【摘要】随着电力系统规模不断扩大,电压稳定问题越来越受到人们的关注.对电力系统电压稳定影响一个关键的因素就是负荷特性.在前人研究成果的基础上,就负荷特性对奇异值分解法分析电力系统电压稳定性的影响做了一些工作.在考虑负荷特性的情况下,系统潮流雅可比矩阵最小特征值会有所变化.分析及IEEE-14节点系统计算表明,负荷模型是常用的ZIP模型时,潮流雅可比矩阵最小特征值相比于恒功率模型会有所增大；负荷模型是电动机类电压敏感负荷,在电压下降到一定程度时,潮流雅克比矩阵最小特征值相比于恒功率模型会有所减小；且采用不同的负荷模型对薄弱节点识别或是薄弱区域的划分也会有一定影响.
【总页数】6页(P8-13)
【作者】初壮;尹东升;张宇
【作者单位】东北电力大学电气工程学院,吉林吉林132012;东北电力大学电气工程学院,吉林吉林132012;东北电力大学电气工程学院,吉林吉林132012
【正文语种】中文
【中图分类】TM712
【相关文献】
1.负荷特性对静态电压稳定影响的研究 [J], 郭建
2.考虑负荷静特性的基于奇异值分解法静态电压稳定分析 [J], 吴华坚;李兴源;贺洋;郑景轩;王韬;弭磊;刘仁杰
3.考虑负荷静态电压特性的重负荷节点静态电压稳定分析 [J], 王冰;游振华;韩学军;徐海利
4.负荷动态特性变化对电力系统静态电压稳定性的影响研究 [J], 段俊东;黄家兴
5.负荷特性对电力系统静态电压稳定性的影响及静态电压稳定性广义实用判据 [J], 李欣然;贺仁睦;章健;张伶俐
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电力系统低压减载整定方法的研究近年来，全球可再生能源的发展不断推动了能源结构的变化。

由于可再生能源具有不可预测性、可变性和非常低的发电成本，传统的定功率减载技术已无法满足现代电力系统的需要。

在可再生能源大量参与电网时，低压减载技术成为实现智能电网的重要手段。

因此，低压减载技术在电力系统中的重要性日益突出。

低压减载技术本质上是一种非线性控制方法，即根据现有的系统情况，基于自适应的反馈控制策略，自动调节变压器的负载，使电网的频率、电压和功率有序地变化，从而保持高效运行。

低压减载及其整定过程的掌握及实施，是实现运行可靠的关键，也是实现智能电网的重要手段。

因此，如何实现高效的低压减载整定已成为电力系统智能化运行研究的热点之一。

一般而言，从理论上讲，低压减载整定过程包括以下三个关键步骤：现场安装、调试和整定。

在现场安装阶段，应确定设备的技术参数，构建参数模型，以及安装减载装置的实际位置。

在调试阶段，根据已建立的参数模型，进行变压器的减载设定和配置参数设定。

最后，在整定步骤中，基于自适应算法，利用系统运行实际数据，进行减载装置的整定参数调整，从而达到较好的减载效果。

随着电力系统智能化程度的提高，相应的减载技术也在不断改进。

智能电网中的低压减载技术也可以应用一些先进的自适应控制策略。

例如，基于遗传算法的自适应减载技术，可以自动适应环境变化，通过调节变压器的负载，保持系统的稳定和正常运行；基于模糊控制的自适应减载技术，能够针对不同时刻系统的参数情况进行自动调节，以达到最佳的系统运行效果。

低压减载技术的发展与实践中还存在一些问题，如变压器线路的脆弱性、复杂的减载控制策略、低压减载设备的维护问题等。

因此，在低压减载技术的研究中，应关注减载技术的可靠性、安全性等方面，以较好地满足电力系统的发展需要。

总之，低压减载技术作为实现电力系统智能化运行的有效手段，具有重要意义。

它可以减少系统的抗干扰能力和适应性，更好地适应现代可再生能源的变化，实现智能电网的高效运行。

1、电力系统静态稳定性分析（小干扰稳定）线性化、全特征值分析法、降阶选择模式分析法、全维部分特征值分析法、低频振荡、小扰动稳定1.1 、电力网：由变压器和不同电压等级输电线路组成的网络。

2、电力系统暂态功角稳定性分析数值解法、直接法（EEA法、暂态能量函数法）、电力系统电压稳定性分析、电力系统频率稳定性与控制3、电力系统次同步谐振分析次同步谐振（SSR、轴系扭振、简单电力系统次同步谐振分析（串联电容）、多机系统次同步谐振分析4、电力系统稳定分析与控制暂态稳定、小干扰稳定、次同步谐振、电压稳定5、变电所分类：枢纽变电所、中间变电所、地区变电所和终端变电所。

6、电力系统的定义：由发电机、变压器、输电线路以及用电设备（或发电厂、变电所、输配电线路以及用户），按照一定的规律连接而组成的统一整体。

6.1 、电力系统的特点：电能不能大量存储；过渡过程十分短暂；对供电可靠性和电能质量要求很高；电力系统的地区性特点较强。

7、对电力系统的要求：安全、可靠、优质、经济。

8、电能质量的五项指标：电压偏差、频率偏差、谐波含量、电压波动与闪变、三相不平衡。

9、电力系统三道防线：继电保护（切除故障）；稳定控制装置（切除发电机和切除负荷等）；解列、低频减载、低压减载。

10、FACT定义：建立在电力电子或其它静止型控制器基础之上的、能提高可控性和增大电力传输能力的交流输电系统。

11、FACT的目的：提高输电系统的可控性、保证电能质量，并能增强系统传输能力。

12、FACT设备对电网的好处：按照要求控制潮流；增加线路的负荷容量，使其发挥到热容规定的数值；通过提高暂态稳定性限制、约束短路电流和过负荷、处理好级联负荷拥塞瓶颈，以及抑制系统和发电机的电磁振荡等措施来增强系统的安全性；与邻近区域和邻近用户之间建立起安全连接的纽带，减少双方整体备用发电机组的需求；在确定新的发电机组安装地点时具有更大的灵活性；线路得到升级；减少无功功率潮流，使线路能够传输更多的有功功率；将发电机的运行成本降到最低，提高了发电厂的利用率。

雅克比矩阵在电力系统中的应用研究引言：电力系统是现代社会不可或缺的基础设施之一。

随着能源需求的增长以及电力系统规模的扩大，保持电力系统的稳定运行变得尤为重要。

雅克比矩阵作为一种数学工具，可以帮助我们分析和优化电力系统的运行。

本文将深入探讨雅克比矩阵在电力系统中的应用研究，包括电力系统稳定性分析、功率流计算以及故障分析等方面。

一、电力系统稳定性分析电力系统的稳定性是指在外界扰动下，系统能够保持稳定运行的能力。

雅克比矩阵在电力系统稳定性分析中起着重要作用。

通过雅克比矩阵，我们可以得到系统的特征值和特征向量，进而判断系统是否处于稳定状态。

以发电机作为例子，我们可以利用雅克比矩阵对发电机进行动态稳定性分析。

通过线性化的雅克比矩阵，我们可以得到发电机的特征值，从而判断发电机在外界扰动下的稳定性。

这对于电力系统的可靠运行至关重要。

二、功率流计算功率流计算是电力系统中的一项基本任务，用于确定电力系统中各个节点的电压和相角值。

雅克比矩阵在功率流计算中具有重要应用。

首先，我们可以利用雅克比矩阵来建立功率流方程组。

通过对方程组进行求解，我们可以得到各个节点的电压和相角值。

其次，雅克比矩阵还可以用于计算故障前后的状态量变化。

在电力系统发生故障时，我们可以通过对雅克比矩阵进行修正，得到故障后各节点的状态变化情况。

这对于电力系统的故障分析和故障处理具有重要意义。

三、故障分析故障分析是电力系统运行过程中的一项必要工作。

通过对电力系统中可能出现的故障进行分析，我们可以及时采取措施保障系统的稳定运行。

雅克比矩阵在故障分析中可以发挥重要作用。

通过对故障前后的雅克比矩阵进行比较，我们可以得到故障后的电网状态变化情况。

这有助于我们找出故障的原因以及采取相应的措施进行修复。

总结：雅克比矩阵在电力系统中的应用研究具有重要意义。

通过对雅克比矩阵的分析，电力系统的稳定性、功率流计算以及故障分析等方面都可以得到有效解决。

未来，随着电力系统的发展，雅克比矩阵的应用也将得到进一步拓展和深化。

基于PSASP的低压减载优化整定研究先逸;刘新宇;薄其滨;李泽琦【摘要】目前国内低压减载整定方案通常将减载量均分到各轮次,在实际应用中存在欠切或过切的风险.在PSASP中对IEEE36节点系统建立低压减载模型,基于自主研发的PSASP数据接口和计算接口,采用分枝限界法,对低压减载方案各轮次的减载量进行优化整定.所得方案能适应各种可能出现的运行方式和可能发生的功率缺额故障,使电压满足暂态性能指标,且减载量达到最小.具有一定的工程实践指导意义.【期刊名称】《电气开关》【年(卷),期】2015(053)001【总页数】5页(P61-65)【关键词】PSASP;分枝限界法;低压减载;优化整定【作者】先逸;刘新宇;薄其滨;李泽琦【作者单位】西南交通大学电气工程学院,四川成都610031;西南交通大学电气工程学院,四川成都610031;西南交通大学电气工程学院,四川成都610031;西南交通大学电气工程学院,四川成都610031【正文语种】中文【中图分类】TM711 引言20世纪70年代以来，世界上相继发生了多次电压崩溃引起的大面积停电事故，比较典型的有:1983年12月27日瑞典电网、1987年1月12日法国电网、1987年7月23日日本东京电网、1996年7月2日美国西部联合电网(WSCC)等。

在我国，1972年7月27日湖北电网和1973年7月12日大连电网也发生了电压崩溃事故。

引起了世界各国电力工业界和学术界对电力系统电压稳定性的广泛关注[1－3]。

电压稳定研究的最终目的是开发和应用有效的控制策略来防止电压崩溃[4]。

为了防止电压失稳，维持电压稳定，国内外学者提出了许多控制方法，一般分为预防控制、紧急控制和校正控制。

预防控制主要包括系统规划方面的如加强输电网络，串联和并联补偿等，也包括系统运行方面的如发电机的线路压降补偿，二级电压控制等;紧急控制主要包括快速补偿装置投切，有载调压变压器紧急控制;而低压减载则属于校正控制的一种[5－6]。