基于广域量测数据的电力系统动态频率分析方法

提出了一种基于广域量测数据的电力系统动态频率求取方法。该方法对系统进行线性化处理,利用扰动后瞬间系统广域量测数据,形成雅可比矩阵,进一步求解系统的状态方程,从而直接计算出系统各发电机频率曲线的时域函数表达式。该算法考虑了调速器的动态特性、网损及负荷变化对系统惯性中心频率的影响,且不需要进行逐步积分。仿真结果表明,该算法求出的惯性中心频率函数能够较好地描述系统惯性中心的频率动态特性,具有较高的精度。     

电力系统扰动后稳态频率预测快速算法

研究了基于广域量测系统的电力系统频率稳定分析直接法的精度和复杂度,提出了电力系统扰动后稳态频率预测快速算法。利用电力系统仿真软件PSS/E对IEEE50机改进测试系统进行了仿真试验,比较了不同负荷模型方案对系统扰动后稳态频率的影响。通过蒙特卡洛法求解实现了所提出的快速算法,它利用扰动后瞬间的广域量测数据,快速预测出系统扰动后的稳态频率。预测的稳态频率与PSS/E仿真得到稳态频率相比很接近,表明该快速算法求解速度快,精度高。     

电力系统扰动后稳态频率预测快速算法

研究了基于广域量测系统的电力系统频率稳定分析直接法的精度和复杂度,提出了电力系统扰动后稳态频率预测快速算法.利用电力系统仿真软件PSS/E对IEEE50机改进测试系统进行了仿真试验,比较了不同负荷模型方案对系统扰动后稳态频率的影响.通过蒙特卡洛法求解实现了所提出的快速算法,它利用扰动后瞬间的广域量测数据,快速预测出系统扰动后的稳态频率.预测的稳态频率与PSS/E仿真得到稳态频率相比很接近,表明该快速算法求解速度快,精度高.     

电力系统扰动后稳态频率预测直接法改进

在线预测系统扰动后的稳态频率,有利于扰动后系统频率稳定性评估和紧急控制。文中提出一种新的扰动后系统稳态频率预测算法。根据直角坐标潮流二次方程及其泰勒展开式,推导了节点注入功率增量表达式,结合发电机调速器和负荷静态特性建立了稳态频率预测方程。利用扰动后瞬间系统广域量测数据,直接计算系统扰动后的稳态频率。相比已有的频率稳定分析直接法,该算法预测稳态频率的精度更高。最后,利用PSS/E仿真软件,在WSCC9节点系统上对提出的算法进行仿真试验,验证了所提出算法的正确性。计算结果为系统在扰动后的频率稳定性分析和紧急控制提供了重要依据。     

基于调速系统等值模型的电力系统发生扰动后最低频率预测

电力系统发生扰动后的最低频率预测是电力系统频率安全稳定分析的重要内容。提出一种基于调速系统一阶等值模型的电力系统发生扰动后最低频率预测模型。在传统的平均频率响应模型的基础上,将各调速系统的动态模型等值为一阶模型,并对调速系统的反馈输入进行不同形式的线性化近似,进而实现对平均频率响应闭环模型框架的开环处理,最终根据最低频率出现时刻的边界条件,建立耦合系统最大频率偏差的非线性代数方程。通过求解非线性代数方程组即可得到最低频率。通过与PSS/E中10机39母线系统的仿真结果进行比较,证明了所提算法能够快速、准确地计算得到系统发生扰动后的最低频率。     

基于广域量测数据的电力系统自动切负荷紧急控制算法

在研究频率稳定分析直接法的基础上,结合广域量测技术,提出了自动切负荷控制算法。该算法不需要确定暂态衰减结束后的系统参数量,直接利用扰动后瞬间的广域量测数据来计算雅可比矩阵,从而预测出系统在扰动后的稳态频率以及保证系统稳态频率为整定值的切负荷量。算法计及了系统在扰动过程中的网损变化以及原动机实际阀门限制情况。利用PSS/E仿真软件,针对WSCC 9节点系统对所提出的算法进行了仿真验证,仿真结果证明了所提出算法的正确性。     

基于v - SVR的电力系统扰动后最低频率预测

提出了一种基于v-支持向量回归（v - SVR）的快速预测扰动后电力系统最低频率的方法。该方法考虑了发电机的最大出力限制、旋转备用的水平及分配方式、原动机 -调速器系统和负荷等对电力系统频率动态的影响。通过与PSS／E仿真结果进行比较可知,使用v - SVR方法可以快速准确地预测扰动后电力系统频率动态及最低频率,具有良好的泛化能力和推广性。进一步,可将使用v - SVR方法所训练出的模型应用于电力系统频率的在线安全稳定评估和根据评估情况制定相应的紧急控制措施,防止系统频率崩溃。     

一种计及紧急功率支援的直流互联异步电网动态频率分析方法

针对于直流互联异步电网,提出了一种可在计及直流紧急功率支援情况下,同时考虑直流两侧电网频率响应的扰动后动态频率分析方法。该方法对直流两侧电网的交流系统网络方程、综合负荷的静态模型、发电机原动机-调速器系统模型以及HVDC输电系统准稳态模型进行线性化处理,基于广域量测数据建立了直流互联异步电网扰动后的系统状态方程,可以同时求解出计及直流紧急功率支援的两侧电网频率动态响应。在此基础上利用二分法思想调整功率支援量,还可以获取某侧电网扰动后的频率极值或稳态值恢复到期望值所需的直流紧急功率支援量。对一个典型的两区域直流互联异步电网进行了仿真分析,验证了所提方法具有很高的精确性和适用性。     

一种基于PMU降阶的系统受扰轨迹预测方法

提出了一种基于同步相量测量单元(PMU)量测数据的系统降阶受扰轨迹预测方法。利用正常状态下多个不同时刻的PMU量测数据,通过最小二乘法得到降阶系统的导纳矩阵;系统发生扰动后,在每个保留节点引入非机理负荷模型来反映系统降阶过程中除保留节点外其他各个元件模型参数改变和网络拓扑变化对降阶后网络的影响,修正降阶系统;将辨识出的系统导纳矩阵与虚拟负荷模型结合已知的发电机模型,实现局部时间内的系统受扰轨迹预测。通过对10机39节点系统的仿真研究,验证了该方法的有效性。     

基于广域量测的多直流馈入/馈出电网稳态频率控制策略研究

针对多回高压直流馈入、馈出电网,提出了一种基于广域量测数据的系统扰动后稳态频率预测算法,该算法对系统发电机调速器方程、负荷静态模型方程和系统网络方程进行线性化处理,同时考虑到多回高压直流的紧急功率支援量,能快速预测出系统扰动后的稳态频率。针对预测结果,该文设计了基于多回高压直流的最优频率稳定控制策略,该策略利用非线性优化方法,考虑了本区域电网各节点电压稳定约束以及各互联电网频率波动约束,能快速得到各条直流参与系统频率稳定调节的最优紧急直流功率支援量。最后在机电暂态软件PSS/E中,以改进的IEEE 50机系统为例,通过仿真分析,对该文方法的预测结果以及优化结果进行对比验证,证明了所提出方法的正确性和有效性。     

一种多时间尺度降阶原则及其在交直流电力系统中的应用

基于奇异摄动理论及矩阵特征值扰动定理,推导得出多时间尺度系统在小扰动作用下,采用忽略快动态或固定慢动态降阶时,降阶前后系统静态稳定性的一般规律,并给出一种使该稳定性规律成立的奇异摄动参数范围的计算方法,从而提出一种小扰动作用下多时间尺度系统的降阶原则,该降阶原则能保证降阶前后系统的静态稳定性一致。建立交直流电力系统中典型电力电子元件的开关周期平均奇异摄动模型,并运用所提出的降阶原则,对简单交直流电力系统进行降阶研究。降阶前、后系统在小扰动作用下的时域仿真结果证明所提出的降阶原则是有效的,能应用于交直流电力系统静态稳定性分析。     

一种基于PMU降阶的系统受扰轨迹预测方法

提出了一种基于同步相量测量单元（PMU）量测数据的系统降阶受扰轨迹预测方法。利用正常状态下多个不同时刻的PMU量测数据,通过最小二乘法得到降阶系统的导纳矩阵;系统发生扰动后,在每个保留节点引入非机理负荷模型来反映系统降阶过程中除保留节点外其他各个元件模型参数改变和网络拓扑变化对降阶后网络的影响,修正降阶系统;将辨识出的系统导纳矩阵与虚拟负荷模型结合已知的发电机模型,实现局部时间内的系统受扰轨迹预测。通过对10机39节点系统的仿真研究,验证了该方法的有效性。     

船舶系统PMU/SCADA混合量测数据兼容性研究

船舶电力系统的频率易波动且变化范围较大,现有陆地电力系统中的基于恒定频率的混合量测数据兼容性方案不能直接应用。针对该问题,本文提出了基于准确系统频率追踪和数据相关度分析的SCADA/PMU量测数据兼容性方法。提出利用自适应陷波器和基于PMU数据的频率跟踪算法,获取船舶电力系统的准确频率,根据SCADA和PMU两个系统测量数据的时间同步性和权值对状态估计的影响,确定一套适用于船舶电力系统的混合量测数据兼容性方案。通过仿真计算验证了该方案的正确性和有效性。该方法解决了当船舶电力系统频率变化时,仍可通过SCADA获得准确量测数据,并更好地从时间同步和权值方面与PMU数据实现兼容。     

预测新能源接入电网受扰后频率最低点的通用ASF模型

电网受扰后频率最低点预测对新型电力系统的频率安全评估非常重要，而目前已有频率动态分析模型较难快速、准确、灵活地预测电网受扰后频率最低点，其中同步发电机调速系统的低阶通用建模以及新能源接入的影响建模是主要挑战。首先提出了充分考虑频率响应特性的发电机调速系统低阶通用模型，结合新能源场站的通用频率响应模型，建立了新能源接入电网的通用平均系统频率(generic average system frequency,G-ASF)模型，在保证准确度的同时有效降低了模型阶数。然后，基于G-ASF模型直接预测电网在给定功率损失下的频率最低点。最后，在IEEE 3机9节点系统以及含新能源的IEEE 10机39节点系统中进行了仿真，结果表明提出的模型和方法在不同扰动或不同系统结构下均能准确预测频率最低点，且能够用于快速计算频率安全约束下的新能源渗透率极限值，验证了模型的准确性和通用性。     

计及紧急直流功率支援的扰动后稳态频率预测算法

提出了一种计及紧急直流功率支援情况下,能同时考虑直流两侧电网频率响应的扰动后稳态频率预测算法。该算法对系统发电机调速器方程、负荷静态模型方程、直流输电系统传输功率方程和系统网络方程进行了线性化处理,同时考虑紧急直流功率支援,推导了两区域交直流系统扰动后稳态频率预测方程,可以直接快速地计算出扰动后各区域的稳态频率和使其中一个区域稳态频率恢复到设定值时的直流功率支援量。对一个典型的两区域交直流并联系统进行了仿真分析,仿真结果表明所提算法具有较高的精度和较快的计算速度,证明了算法的适用性和有效性,具有与紧急频率控制相配合并在线应用的前景。     

基于混合量测的电力系统动态状态估计

针对目前广域量测量无法单独进行状态估计的问题,引入部分SCADA功率量测与广域量测一起构成混合量测系统,提出了基于混合量测的动态状态估计算法。该算法采用扩展卡尔曼滤波算法实现状态预测与滤波,并能利用精度高和短期更新的广域量测数据去提高状态滤波效果。仿真分析表明,当广域量测在混合量测数据所占比例逐渐增加以及广域量测更新周期缩短后,状态预测和滤波结果精度均会有明显提高。     

电力系统频率稳定性的快速分析

文中提出了一种判断和分析频率稳定的快速算法,该算法不需逐步积分,能够一步计算出电力系统大扰动后的稳态频率,可用以快速判断系统是否会出现频率崩溃。     

基于广域量测数据和导纳参数在线辨识的受扰轨迹预测

基于相量测量单元(PMU)广域量测数据应用参数辨识理论提出电力系统故障后导纳参数在线辨识方法，研究了电力系统受扰轨迹快速积分预测新方法。该算法基于实时量测量精确构造实际故障后的系统动态方程，并快速积分求解系统受扰轨迹。其突出优点在于：参数辨识使用系统实时数据，可考虑复杂的连锁故障事件和不确定的系统拓扑和参数；预测基于故障后系统模型积分，能够反映系统物理本质，对于系统经典模型具有理想预测精度。该算法在多种测试系统中进行了数字仿真实验，并用动模实验数据进行了离线验证，结果表明算法合理有效。     

电厂锅炉及辅机对电力系统动态频率影响的仿真研究

目前进行电力系统频率稳定研究主要是将系统进行单机单负荷等值,采用单机单负荷模型。该模型主要是基于Anderson提出的低阶系统频率响应模型,其忽略了锅炉及辅机对系统动态频率的影响。在低阶系统频率响应模型基础上,建立了一个包含电厂锅炉、辅机及机组控制系统的简单闭环模型,用于电力系统频率稳定研究。该闭环模型计及了由锅炉效应及厂用电驱动的辅机设备的频率效应。仿真对比了系统在遭受同一扰动时,锅炉主蒸汽压力恒定、辅机由无穷大电源供电及考虑辅机由厂用电电源供电三种情况下系统的动态频率。仿真结果表明,当系统所遭受的扰动较大时,锅炉及辅机设备对系统动态频率的影响不应被忽视。     

基于广域量测的交直流混联系统发生扰动后稳态频率预测算法

随着直流输电工程的广泛应用,交直流混联系统已经成为电网的发展趋势。针对含不同类型高压直流的交直流混联系统提出了其发生扰动后的稳态频率快速预测算法。该算法以广域量测系统得到的扰动后瞬间数据为基础,通过联立交流系统的发电机调速器方程、负荷静态模型方程、系统网络方程与不同类型高压直流系统的换流器稳态模型方程、直流网络方程、控制方程,得到了交直流混联系统的稳态频率预测方程。利用牛顿-拉夫逊法对该方程进行求解,可以快速、精确地计算得到电网发生扰动后的稳态频率。对一个典型的22节点交直流混联系统进行仿真分析,结果验证了所提算法的准确性和适用性。