基于sBTTC指数的主导稳定形态判别多场景验证——功角失稳场景

功角失稳是威胁交直流混联大电网安全稳定运行的重要形式之一，快速甄别功角失稳形态是实施切机组、送端速升直流外送功率等紧急控制的前提。为更有效判别出功角、电压主导稳定形态，对简化支路暂态输电能力(simplified branch transient transmission capability, sBTTC)指数进行了修正，弱化了原指数的相位因子。依据关键支路sBTTC指数与电压因子的相关性系数、与相位因子的相关性系数以及二者的系数比进行主导稳定形态判别；将支路垂足电压位于支路之上作为判别功角稳定形态的必要条件之一，以提升判别的可靠性。针对功角失稳的四种典型形式，即功角第一摆失稳、第二摆失稳，以及功角低频增幅振荡失稳、超静态稳定极限失稳进行验证，仿真表明判别方法对不同形式功角失稳均可准确有效判别出主导稳定形态。     

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。     

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。     

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。     

适应主导薄弱断面迁移的暂态稳定控制

为适应电网大扰动冲击下,表征机群主导失稳模式的主导薄弱断面动态迁移之复杂场景,需要制定相应暂态稳定控制策略。在薄弱断面关键支路识别方法,以及关键受扰轨迹几何特征判稳方法的基础上,针对大扰动冲击下主导薄弱断面迁移的复杂扰动场景,提出了以交流支路实时受扰电气量为信息源的暂态稳定控制策略,可有效降低系统失稳风险。大容量长距离交直流混联输电系统仿真结果,验证了控制策略的有效性。     

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。     

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。     

基于支路方程解存在性的局部电压稳定指标

快速精准地辨识电网电压薄弱节点并执行相应的控制措施,是预防电力系统电压失稳的一项重要工作。首先,在原有电力系统电压稳定局部指标L指标的基础上,通过对Ⅱ型等值支路模型列写潮流方程,考虑支路潮流方程解存在性的原理推导出静态电压稳定L_q指标和L_p指标。然后分析了L_q指标和L_p指标的不足,通过列写支路电压方程,考虑支路电压方程解存在性原理改造得到改进指标L_(pqu)。最后,本文分析了2种支路方程下所提指标的优劣,结合了支路潮流方程和支路电压方程,提出一种基于支路方程可行解域的电压稳定L_(u.p)指标,使其可以快速识别系统中的薄弱支路。以新疆某地区实际电网为例,分析验证了所提指标对电网薄弱点快速识别的精确度和线性程度,对调度人员可以快速准确识别系统中电压薄弱节点具有重要的指导意义。     

基于改进电压灵敏度分析的大区电网间容量交换能力评估

提出基于断面交换容量–电压变化比的灵敏度分析方法,对大区电网间潮流断面上的交换容量–电压稳定性进行分析,得出系统薄弱通道和敏感节点。对基于交换容量最敏感节点的电压灵敏度变化趋势进行样条插值,对样条插值所得的离散值进行非齐次指数函数拟合后求导,得出电压灵敏度的变化率函数,根据电压稳定临界点的判别条件计算交换容量极限,并以电压稳定裕度指标进行校验。对"三华"特高压电网的容量交换能力评估的应用表明,所提方法正确、有效,且具有较高的精度。     

基于广域信息的电压稳定在线评估与无功电压协调控制方法

为提升系统全局电压稳定性,保证电网安全运行,亟需研究电网电压水平实时监测和系统无功电压动态控制方法。本文采用一种基于广域量测信息且兼具良好准确性与线性度的静态电压稳定指标,并结合综合隶属度函数法建立了综合考虑系统电压稳定裕度及系统网损的多目标最优潮流模型。该模型可对电压稳定裕度较低区域相关支路的电压稳定指标分配更高的优化优先级,以实现有效提升系统全局电压稳定性的目的。同时根据系统的不同运行工况确定目标函数权重系数的取值,以实现对系统运行经济性和电压稳定性重要程度的区分。采用IEEE 14节点系统和IEEE 57节点系统,应用Matlab编程验证了本文提出的无功电压控制模型及控制策略的合理性和有效性。     

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。     

含光伏电网的电压–无功雅可比矩阵结构特征及电压稳定性分析

该文推导出含光伏电网的电压-无功雅可比矩阵,发现存在特定结构特征,进一步结合特殊矩阵理论,分析光伏机组接入后的电网电压稳定特性。相关解析结果表明,单节点的电压-无功灵敏度与广义短路容量的倒数相一致,而多节点的电压-无功雅可比矩阵则与节点阻抗矩阵的虚部具有一致性。同时,借助矩阵论以及代数图论,明确电压-无功雅可比矩阵符号全正与分块对角占优,解释了现有工程认识:增加光伏机组无功出力,所有节点电压均会抬升,且对近区电压幅值的影响要远远大于远区。通过论证电压–无功雅可比矩阵元素值与电气距离之间的衰减关系,指出随着节点之间电气距离的增加,电压–无功的相互影响程度减弱。最后,结合实际电网算例结果验证该文理论分析的有效性。     

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。     

基于PV曲线与改进模态法分析电网电压薄弱区域的研究

随着电网的发展,电力网络日趋复杂,负荷和机组容量的增大以及环境和经济因素的制约使电力系统更加接近稳定极限。提出了一种基于PV曲线与改进模态法结合应用来识别电压薄弱区域的新方法。首先推导了PV曲线和改进模态法的算法,结合某地区电网某特定运行方式进行实例分析,由PV曲线找出极限运行点,分别由V-Q模态法以及考虑有功功率变化影响的改进全模态法计算当前运行点和极限点各节点的参与因子,找出薄弱区域、关键支路和发电机,所得结果与该电网实际运行情况相符。该方法具有系统性,且快速简便,对预防及控制电压失稳、保证地区电网安全稳定运行有一定指导意义。     

分布式发电接入电网的静态电压稳定特性及影响分析

分布式发电(Distributed Generation,DG)接入电网在缓解环境污染和能源短缺压力的同时,也会给电网的安全运行分析带来新的挑战,特别是DG控制策略的多样性将使电网静态电压稳定问题更加复杂。DG接入电网对静态电压稳定性的影响主要取决于DG的接入容量、控制方式等因素。首先对DG接入线路的复杂外部网络进行等值,推导负荷节点电压与分布式发电渗透率的解析表达式。在此基础上,分析不同DG渗透率下的节点电压以及负荷PV特性,比较DG采用不同无功控制策略对负荷PV特性的影响。最后,将扩展线路电压稳定指标应用于含DG的电网静态电压稳定分析,研究DG采用主动无功控制策略对线路电压稳定指标的影响。     

基于负荷模糊聚类的电压稳定概率评估

在对研究时段内多个负荷水平进行模糊C均值聚类的基础上，采用多维正态分布抽样技术，提出了一种同时计及节点负荷相关性和负荷预测不确定性的电压稳定概率评估方法。通过对负荷样本多次抽样后进行连续潮流计算及模态分析，可以获得系统功率极值、母线与支路参与因子的统计信息，以及系统在给定负荷水平下电压失稳的概率，从概率角度指出具有潜在电压稳定问题的区域，实现对系统电压稳定性的概率评估。通过对IEEE57节点系统进行分析计算，验证了算法的可行性和有效性，并就模糊聚类数、负荷预测不确定性和节点负荷相关性对电压稳定评估结果的影响进行了比较和分析。     

受扰电压轨迹判别技术在地区电网的应用研究

介绍了受扰电压轨迹的暂态失稳判别技术的主要机理及算法实现步骤,以2014年贵州六盘水地区电网为研究平台,研究电源密集送出地区电网的安全稳定问题,揭示电网运行风险。通过对六盘水地区电网实际系统进适应性仿真,结果表明基于受扰电压轨迹的暂失稳判别方法简单可靠、判别速度较快,且无需健全的广域测量环境。根据主要站点母线电压进行监测设计,提出紧急控制系统的示范应用方案,将其与传统安全稳定控制系统有效配合,并作为电力系统第二道防线的后备,保证了电网更加安全稳定运行。     

电压稳定极限曲面法向量在分布式电源选址中的应用

随着分布式能源在电网中比重加大,合理地选择其安装地点对提高电力系统电压稳定性有重要意义。针对传统的失稳模式参与因子对极限诱导分岔失效的缺陷,提出了一种基于节点注入功率空间的电压稳定极限曲面法向量指标用于分布式电源选址。通过理论分析证明了该指标指导选址的合理性。在IEEE39节点系统测试结果验证了其正确性。与传统方法相比,法向量指标可以较好地处理鞍节点分岔和极限诱导分岔两种主要的失稳模式,具有更大的适用范围。