基于关键支路sBTTC指数幅相相关性的主导稳定形态判别与多级主动控制

大扰动冲击下,功角与电压两者相互影响、交互作用,主导稳定形态存在难以判别的问题,进而制约有效控制策略的制定。该文首先针对机组–机组、机组–负荷系统,通过支路两端节点空间位置遍历,分析不同失稳形态下支路两端节点电压幅值乘积Um Un和相位差△θmn空间分布的差异特征;其次,基于可表征电网稳定态势的简化支路暂态输电能力(simplifiedbranchtransienttransmissioncapability,s BTTC)指数,定义指数与其电压因子和相位因子的相关系数CCsBTTC-U、CCsBTTC-θ以及系数比CCRUθ。在此基础上,提出主导稳定形态判别方法和多级稳定控制策略。面向实际交直流混联电网,仿真验证判别方法连续监测主导稳定形态演变的准确性,以及多级控制策略降低失稳风险和限制失稳影响范围的有效性。     

基于广域支路响应无功分布特征的主导失稳形态判别EI北大核心CSCD

随着交直流混联电网规模不断扩大,稳定特性愈趋复杂,功角失稳和电压失稳常常相互交织不易区分,快速准确判别主导形态是实施针对性控制措施的重要前提。首先,基于3种典型系统,分析支路无功在不同失稳形态下的时空分布特性,提取特性间的差异化特征;其次,结合支路首、末端的无功乘积及电压幅值乘积,构建具有固定临界值和明确物理意义的主导性判别指标,用以指示主导失稳形态的同时,还可判别垂足电压落点位置;最后,利用电压幅值乘积指数辨识关键支路,在此基础上,提出主导失稳形态判别及紧急控制策略。标准算例和实际交直流混联电网的仿真结果验证了所提方法及策略的有效性。     

基于广域支路响应的功角与电压主导稳定模式判别及紧急控制

功角稳定与电压稳定是交直流混联电网机电暂态尺度内两种不同稳定模式,快速准确判别主导模式是实施有效控制的前提和基础。该文首先针对两种典型系统,分析不同主导稳定模式下节点电压的幅值与相位时空变化规律,以及不同交流支路段的响应特征差异;其次,利用基于响应信息的定量评价指数——简化支路暂态输电能力sBTTC指数实现不同模式下关键支路的统一识别;在此基础上,结合关键支路垂足电压位置、功率与相位变化率以及相位差大小等特征,提出主导稳定模式判别方法和降低系统失稳风险的紧急控制策略。面向交直流混联大电网的仿真结果,验证判别方法和紧急控制策略的有效性。     

暂态功角多群失稳机制及基于广域支路响应的阻断控制

暂态功角稳定存在三群失稳和多群失稳模式，一旦发生电网崩溃垮网的风险极大。首先建立了三机群等值机互联模型，揭示了两群失稳模式发生后领先机群与滞后机群功角摆幅增大过程中，中间机群电磁功率输出特性及演进为三群失稳模式的机制；其次，解析了三群失稳模式下网络节点电压幅值与相位的分布规律以及电压零值点迁移特征，分析了多群失稳模式演变过程；再次，基于支路暂态输电能力指数识别关键支路，并结合其响应特征，提出了阻断三群、多群失稳模式的主动解列控制和解列后的恢复控制策略。面向多集群水电外送系统以及严重故障扰动，仿真验证了阻断控制及恢复控制的有效性。     

受端电网暂态失稳场景识别及控制措施优化

受交直流耦合、网源发展不协调、新能源涉网性能不满足要求等因素影响，电力系统稳定问题日益突出。分析了受端电网暂态电压和功角稳定关联特性，基于暂态稳定机理探讨了暂态电压和暂态功角失稳为主导诱因的两种暂态失稳模式及其具体演化过程。随后梳理并验证了电网布局、电源结构、网源协调、电源分布、源荷互动等方面的优化控制措施对提升暂态稳定的效果，避免了采用限制机组出力的传统稳定控制措施。暂态失稳模式演化过程的梳理及仿真分析研究为受端电网关键机组暂态失稳场景的识别、控制措施的制定提供了可靠参考。     

基于广域支路响应特征的失稳预判与紧急控制

依据电网受扰响应连续监测暂态功角稳定态势,并适时实施紧急控制,对降低电网失稳风险减小故障损失,具有重要的理论意义和迫切的现实需求。该文首先解析机组功角摇摆过程中网络节点电压相位与频率的时空分布规律,研究不同支路段相频响应轨迹的差异特征;针对广域分布的多支路,利用简化支路暂态输电能力指数,识别可表征系统稳定态势的关键支路,并提出基于关键支路响应特征的失稳预判方法,以及降低失稳风险的紧急控制策略。交直流混联电网仿真结果,验证了基于广域支路响应特征识别关键支路并进行失稳预判及紧急控制的有效性。     

电网的分散负荷安全域及其应用(二)：线路静态失稳的边界-本质-形态及负荷安全域的稳定裕度

交流线路承载的静态稳定边界问题一直悬而未决。负荷安全域可约束线路压差、维持多级电网电压安全水平,但稳定裕度未知。传统静态功角稳定与电压稳定的概念、机理及分析方法都不相同。研究发现,针对线路两种静态稳定可形成统一的概念、机理,而全网静态稳定的充要条件是每条支路都满足静态稳定。基于线路的复变量状态方程,得到末端的复功率-电压(即P_j-Q_j-U_j)、复功率-功角(即P_j-Q_j-θ_ij)的独立方程;通过可解条件分析、偏导证明,得到唯一的P_j-Q_j稳定边界及其特征,证明两种失稳的同质性;通过解析几何分析,推导U_j和θ_ij的稳定边界及其特征,得到符合实际情况的失稳形态解释。基于P_j-Q_j稳定边界,提出线路负荷安全域的稳定裕度指标以及电压安全水平的修正方法。理论验证基于首端参考系线路模型分析的可行性,提出电网上下级拓扑的稳定域匹配方法。最后...     

基于振荡中心和电压形态的暂态功角失稳和电压失稳判断方法

功角失稳和电压失稳是2种常见的失稳模式,是分析电网特性和决策的重要基础,但由于外在现象的相似性而难以区分。结合实际电网的主要特点和功角失稳、电压失稳的基本原理,提出了基于振荡中心和负荷区域低电压形态的失稳模式判别方法。振荡中心反映了2个同调机群的振荡中心位置,是识别功角失稳的重要指标。电压失稳表现为负荷中心电压持续较低并难以恢复,利用电压失稳和功角失稳对应的电压形态差异性是比较有效的方法。功角失稳和电压失稳需要在网络结构分析的基础之上进行综合分析判断。最后采用实际算例介绍了识别方法的基本过程,并验证了有效性。     

基于能量的判别暂态功角和电压主导性模糊判据

明确电力系统暂态主导失稳模式有助于控制措施的决策。基于暂态能量函数建立指标体系,并利用模糊综合评价法提出判别主导失稳模式的模糊判据。首先,利用系统不同暂态失稳状态的能量变化量,建立反映系统的功角失稳与电压失稳的能量指标体系;其次,结合模糊数学理论,利用熵权法计算指标权重,进而得到主导失稳模式的模糊判据;之后,利用两机单负荷系统暂态失稳算例,得到0-1范围内的模糊判据值域;最后,在某地区实际架构的“之”型网络中,利用模糊判据判断并验证暂态主导失稳模式。实验结果表明：除了在强耦合失稳情况下,模糊判据的判别结果可靠,对耦合失稳场景的控制措施具有指导作用。     

功角失稳与暂态过电压并存型锡盟交直流弱送端系统特性分析

目前我国电网呈现出大容量直流和高比例新能源集中接入的特点,直流和新能源扰动冲击给电网运行带来深刻影响,亟需开展深入研究。文中旨在研究功角失稳与暂态过电压并存型弱送端系统的特性,首先分析了不考虑风电接入的功角稳定特性,研究了交直流功率分配对功角稳定水平的影响;然后分析了考虑风电接入的功角稳定特性,研究了风火出力分配对功角稳定水平的影响;接着分析了考虑风电接入的暂态过电压特性,研究了风火出力分配对暂态电压峰值的影响;最后分析了功角稳定和暂态过电压的交互影响特性,以及两者对送端系统外送能力的综合影响。通过锡盟交直流弱送端系统实际算例进行了仿真验证,研究成果可为新形势下大电网安全稳定运行提供技术参考。     

基于广域支路响应的功角失稳主动解列控制

主动解列控制是限制扰动波及范围、阻断连锁反应路径和减小故障造成损失的有效措施,对保障电网安全稳定具有重要意义。该文首先研究功角摇摆过程中机组与支路的响应特征,分析多支路互连电网中传输功率转移规律与失稳进程。其次,提出基于简化支路暂态输电能力定量评价指数的关键支路与准关键支路识别方法。再次,提出基于关键支路响应特征的功角失稳综合判据、联合准关键支路的解列割集搜索方法以及主动解列控制策略。最后,面向实际交直流混联电网的严重故障仿真结果,验证所提策略具有失步割集搜索准确、主动解列控制快速等技术优点,可降低直流功率大幅波动以及新能源低压脱网等连锁反应风险。     

基于广域支路响应的暂态电压失稳判据与控制

该文首先针对电压稳定分析的机组–负荷典型输电系统，研究随负荷功率增长的网络节点电压幅值、支路电流与无功的变化特征与规律，构建以支路响应为信息源的暂态电压失稳判据；其次，提出综合关键支路、准关键支路以及边界支路的判稳联合支路定位方法，分析支路无功变化方向以及不同失稳形态可能引起的判据误判问题，并提出解决方法，在此基础上，提出缓解暂态电压失稳威胁的主动控制策略。最后，针对3机10节点系统以及湖南特高压交直流混联受端大电网，仿真验证失稳判据正确性和主动控制的有效性。     

静态功角稳定和静态电压稳定判据比较分析

指出用传统的静态功角稳定的静态稳定储备系数评估系统静态功角稳定性的不足在于其过于乐观,并容易造成认识上的误区;静态功角稳定和电压稳定的极限均是求取系统潮流的极限值,但静态功角稳定的推导是建立在单机无穷大系统基础上,静态电压稳定的推导则是建立在电源电压恒定的基础上。从电能物理传输原理上对静态功角稳定判据和静态电压稳定判据进行了推导,从而纠正了由于2个不同假设条件推导出的静态电压稳定和静态功角稳定判据的不足,得出了统一的结论。指出通常当线路两端相位差在45°以内时失稳是静态电压稳定失稳,而超过45°是静态功角稳定失稳;传输感性无功功率影响系统的静态功角稳定,将造成系统静态功角稳定的下降和传输功率的下降,而传输容性无功功率正好相反。     

暂态功角稳定与暂态电压稳定的耦合机理分析与耦合强度评估指标

随着电网的复杂互联,电力系统中的功角失稳和电压失稳现象常常同时出现,相互耦合。针对难以识别主导失稳模式、并根据主导失稳模式采取有针对性的控制措施的问题,该文分析了这两种稳定形态的耦合机理,提出耦合强度的量化评估指标。分析暂态功角失稳和暂态电压失稳耦合特性在不同网络结构下的差异性,并分析得到功角不稳定与电压不稳定现象相互耦合的两种机理:一种机理与负荷和发电机的动态特性有关,另一种机理与负荷功率和网络的功率传输能力有关。基于上述两类耦合机理,提出对应的两个耦合强度的量化指标y1和y2。通过4个仿真算例,分别在非耦合情况下、两种不同的耦合情况下以及多机系统的情况下,验证耦合机理分析的正确性与指标体系的合理性。同时,理论分析和仿真结果表明,当两种稳定形态耦合性较强时,有必要进一步分析系统的主导稳定性模式。     

电力系统失稳模式判别的新方法

通过求解两个简化的雅可比矩阵的最小特征值,对电力系统的功角稳定性和电压稳定性进行判别,得出判别功角失稳和电压失稳的判据,并用实例进行了验证。     

750 kV串补投产后对青海电网安全稳定性的影响

西北电网75 0 kV联络二通道柴达木—海西—日月山串补工程投运后,亟需探明青海电网的安全稳定特性变化趋势及机理。基于EEAC理论分析串补投运前青海电网典型失稳模式的主导因素,指出串补投运前由西北一通道故障导致青海电网失稳模式并非典型意义上的暂态失稳。通过分析送受端联络线的电流、有功功率以及功角差变化关系,指出在故障发生后,联络线两侧电网功角摆开较小时,受端电网先发生了不可逆的电压崩溃,导致受端电网机组加速并最终功角失步,而串补接入送受端联络线可提高电压失稳“拐点”裕度,改善电压稳定特性。仿真结果表明,串补投运后,所在750 kV联网通道静稳极限可提高21%,青海海西新能源送出能力最大可提升80万kW。     

风机有功控制对系统暂态功角第二摆稳定性影响机理

该文着重研究大规模集中并网的双馈风电基地故障后有功控制行为对系统暂态功角第二摆稳定性的影响机理。首先基于静态扩展等面积定则,对双馈感应式风机接入后系统的网络节点电压方程进行改进,构建适用于含风电多机系统暂态功角稳定性定量分析的等值单机无穷大系统模型;利用该模型对双馈风机与两台同步机互联的简化系统进行解析分析,分别给出风电并网系统暂态功角第二摆失稳的充分条件、必要条件,揭示出故障后风机有功出力低会降低第二摆稳定性;进一步分析风电并网系统中功角第二摆稳定性与第一摆稳定性的关系,从整体上揭示风机有功恢复速率变慢会使原本只会出现首摆失稳的系统发生第二摆失稳,并最终导致系统整体稳定性下降;最后对机理分析进行仿真验证。所做研究拓展了当前风电并网后只关注首摆失稳的暂态功角稳定性分析方法,为大规模风电集中并网电力系统暂态稳定控制提供理论指导。     

基于关键支路受扰轨迹凹凸性的暂态稳定判别及紧急控制

基于局部受扰信息,判别大扰动冲击下互联电网暂态功角稳定性,具有本地量测信息量少、实时响应实时判别、稳定判别计算量小等突出技术优点。该文首先分析了稳定与失稳两种情况下,发电机相轨迹与网络交流支路相轨迹几何特征的一致性;提出了基于临界断面中交流关键支路受扰相轨迹凹凸性的暂态稳定判别新方法;通过与快速失步解列装置整定参数的协调配合,获得了具备工程实施条件的时间裕度,在防控暂态稳定的第二道防线失效时,可作为避免失稳的紧急追加控制措施;交直流混联外送电网和特高压跨大区互联电网仿真结果,均验证了稳定判别方法和紧急追加控制的有效性。     

基于受扰电压轨迹的电力系统暂态失稳判别（一）机理与方法

随着相量测量单元/广域测量系统技术的广泛应用,基于实际响应的安全稳定控制技术成为研究热点。文中首先分析了振荡中心电压与系统暂态稳定性的关系,进而提出一种基于受扰电压轨迹的暂态失稳实时判别方法。根据扰动后电压轨迹进行复合积分运算,由系统振荡中心的电压映射区域发电机群的相对运动信息,实时量化评估全网的暂态稳定性。与基于扰动后功角轨迹的判别技术不同,所提方法无需进行发电机快速分群,不需要计算系统惯量中心,可用于功角多摆稳定性评估,具备计算量小、容错性高的特点。     

大电网静态稳定主导模式在线判别方法研究

随着可再生能源的大规模并网,电网源侧状态随机性增强,可能导致源侧静态功角失稳或负荷侧静态电压失稳,在线识别出电网静态失稳的主导模式对安全防控具有重要的指导意义。为此,首先基于两节点系统推导源侧和负荷侧的功率极限,以此建立统一量纲的源侧功角稳定裕度和负荷侧电压稳定裕度指标。然后,将原有面向负荷节点戴维南等值方法扩展至电源节点,完善了戴维南等值参数辨识方法的适用范围,为量化对比分析静态稳定的功角因素和电压因素提供了新的思路。最后,比较系统运行中2个裕度指标的变化态势,确定稳定的主导模式,并用仿真算例验证了所提稳定主导模式识别方法的有效性。