电力系统精确仿真与负荷模型实用化

计算机技术、通信技术发展到今天，在电力系统中安装广域测量系统以记录系统固有的扰动数据是完全可能的。文中提出精确仿真的概念，就是要以这些实验数据作为修正模型和参数的依据，使电力系统动态仿真逐渐精确起来，从而把电力系统规划设计、运行和研究建立在真正定量的基础上。着重介绍了基于实测数据建立负荷模型的方法、发电机组稳定控制器与负荷模型的关系以及负荷模型如何实用化。     

基于广域测量系统的电力系统综合区域负荷模型

负荷作为电力系统的一个重要组成部分，其模型的精确程度将在很大程度上影响分析的结果。采用电力系统同步数据对电力系统负荷区域进行建模、网络化简和负荷模型辨识，提出了基于电力系统广域测量系统的综合区域负荷模型的概念，分析了该模型的参数可辨识性。确定了综合区域负荷的网络模型，为区域负荷的建模提供了依据。以一个简单电力系统为例进行仿真计算，结果证明了该负荷建模方法的有效性。     

电网稳定计算用水轮机调节系统仿真可信度评估方法研究

关于水轮机调节系统仿真可信度评估的很多资料都是电力系统仿真发展而来,主要是由于国内水轮机调节系统研究较晚,可供参考文献较少。针对水轮机调节系统的特点,选用特征量和残差相结合的方法,对GBX水电厂4号机组一次调频试验仿真数据与实测数据进行可信度评估。评估结果合理、可信,特别是对实际电网频率扰动下的仿真数据,具有实用意义。     

基于广域测量系统的电力系统动态仿真验证策略

对后验仿真准确度的研究是电力系统仿真可信度研究的重要组成部分，但当仿真与实测有差异时，如何进行仿真验证工作成为一个难题。根据广域测量系统（WAMS）能够提供独立于模型和参数的动态过程同步数据的特点，提出了基于WAMS的电力系统分层分块的动态仿真验证策略。分层策略利用电网由不同电压等级所组成的特点将电网分层，在不同层次上进行仿真验证;分块策略则是利用电网结构按照元件和区域的思想将系统进行解耦来实现仿真验证。通过上述策略，将WAMS量测值作为电网数值仿真的动态等值输入，实现了仿真的解耦，缩小了定位引起仿真误差元件的区间。结合电力系统仿真软件PSS/E给出了基于WAMS的分层分块仿真验证策略的工程实现途径。     

变结构模型参考自适应励磁与调速综合控制器(上) 控制器的设计

以提高电力系统的正常运行水平和动态稳定性为目的，提出了一种变结构模型参考自适应综 合控制器。该 控制器较好地利用了模型参考自适应控制对系统参数变化具有适应能力 和变结构控制对系统扰动具有鲁棒 性的特点。计算机仿真结果表明，所提出的控制器 具有良好的动态品质，可以有效地改善系统的动态特 性。     

基于随机优化的割集空间电压稳定域可视化

电压稳定域可视化能够方便调度人员监视电力系统的电压安全裕度，为其决策提供依据。为克服现有算法不能给出概率意义可信度的不足，分别提出了基于理想模型（独立正态分布）的随机优化算法和基于一般模型（非独立正态分布）的数据拟合Monte Carlo算法，以实现割集空间电压稳定域的可视化。其中，基于理想模型的随机优化算法不需要产生大量的随机数，计算过程简洁、高效，且可得到割集空间电压稳定域边界超平面近似的方程。进一步，为了评价利用该超平面方程判断电压稳定的可信度，提出用随机优化的目标函数———正确率作为置信度指标。基于该指标选择割集功率，可显著提高电压稳定评估的正确率。此外，文中将割集空间概念推广到拟割集空间，使电压稳定域的可视化更准确，更易于工程实现。IEEE 39节点系统的仿真分析验证了所述算法的有效性。     

某电站混流式水轮机调速器模型参数测试研究

通过开展水轮机调速器现场参数测试，完成建模试验，测试调节性能，优化机组动态调节能力，提供了电力系统稳定计算用数学模型和参数，并对该模型及参数进行了仿真校核，为系统稳定分析及电网日常生产调度提供了数据参考。图7幅，表4个。     

基于系统辨识的广域时滞鲁棒阻尼控制

针对电力系统区间低频振荡问题，提出了一种利用广域测量信号的电力系统阻尼控制器的设计方法。该方法采用广域测量系统（WAMS）提供的准实时测量数据，通过Prony传递函数辨识法和纯时滞环节Pade逼近法建立时滞电力系统模型;然后基于混合灵敏度 H ∞ 控制理论和极点配置方法设计阻尼控制器，使闭环系统在满足 H ∞ 性能指标的前提下极点分布于合适的区间，从而获得所需的系统动态性能。4机2区域电力系统和新英格兰测试系统仿真实例表明，采用广域测量反馈信号的阻尼控制器能够显著提高系统区间低频振荡的阻尼，并且具有时滞不敏感性。     

互联系统长期动态仿真的结构保留建模

为了研究互联电力系统在级联事件下的频率和电压长期动态特性及其控制，提出了一种网络结构保留的多区域互联系统长期动态仿真模型和算法。与动态潮流计算相似，模型假定系统已渡过初始的暂态稳定阶段且有足够阻尼，从而忽略同一控制区域的机组间相对摇摆，即假定每个控制区域具有统一的频率动态，即区域内惯量中心动态，以便仿真几分钟及更长时间的长期动态。IEEE 30节点3区域系统的仿真结果表明了文中建议的仿真模型的可行性和计算方法的有效性;与详细机电暂态仿真软件仿真结果的比较表明，“区域统一频率动态”假定引起的系统长期动态仿真误差在工程上可以接受。从而为进一步开展级联事件下的频率和电压长期动态的稳定控制和协调提供了仿真工具。     

电力系统暂态稳定预测控制的研究

提出了一种新的提高电力系统暂态稳定性的控制方法：预测控制方法。该方法 是用实测和预测分析相结合来取代传统方法中的解析推理，即以对发电机电磁功 率的实时测量来预测系统的稳定性，并根据预测分析的结果进行超前控制。数值仿真证实了 本控制方法的合理性和有效性。     

基于WAMS的静态负荷模型参数辩识

广域测量系统(WAMS)应用同步相量测量技术,可对广域分布电力系统的电气量进行实时测量,为大型电力系统的安全分析和稳定控制提供了新的契机。电力系统稳定分析软件中常采用静态负荷模型进行分析,研究表明,负荷模型参数对分析的结果影响很大。文章就广域测量系统在ZIP负荷模型参数辨识方面的应用进行了探讨,比较详细地阐述了辨识原理的内容及其在线应用的具体实现方法。在IEEE-30节点系统上的仿真结果表明验证了该辨识方法的可行性与有效性。     

基于随机响应面法的动态仿真不确定性分析

为分析负荷模型、故障时间长短等关键参数变动对电力系统动态稳定的影响，将一种新方法———随机响应面法应用于电力系统动态仿真的不确定性分析中。随机响应面法能够建立响应与输入参数之间的多项式表达关系，仅需少量仿真便可快速估计出响应的统计信息，克服了传统不确定性分析方法的仿真次数多、时间长等缺点。IEEE 9节点系统的算例分析证实了随机响应面法的有效性和实用性。IEEE 39节点系统的仿真结果表明，关键参数的变动可引起较大的响应不确定度，尤其是负荷模型结构的不同对系统的动态行为和动态稳定有着重要影响，可直接关系到系统的安全稳定运行。     

计及广域测量系统时滞影响的TCSC控制器设计

在广域电力系统的环境下，基于相量测量单元技术的广域测量系统将引入不可忽略的时滞，这将对基于广域测量系统测量信号的广域控制器带来影响，从而对电力系统的动态特性产生重大的影响。分析了广域测量系统的通信延迟时间对可控串联电容补偿器（TCSC）非线性控制器稳定特性的影响，基于线性矩阵不等式理论设计了TCSC控制器以提高电力系统对时滞的不敏感性，线性和非线性时域仿真结果验证了所设计的TCSC控制器的有效性。     

基于变阻抗方法的电力系统混合仿真验证策略

近年来提出了基于相量测量单元（PMU）数据的混合动态仿真方法,但如何将PMU信号注入存在不同的方法。文中深入研究混合动态仿真的本质,应用诺顿定理等值简化,提出了一种基于广域测量的变阻抗的电力系统混合仿真方法。并以某大区电网为例,验证了变阻抗方法的正确性,为电力系统动态混合仿真提供了一种简便的等值方法。     

单时滞电力系统时滞稳定裕度的简便求解方法

时滞稳定裕度定义为在保证小扰动稳定的前提下系统可承受的最大延时值。确定电力系统的时滞稳定裕度对于合理利用广域测量系统数据、评估广域控制效果具有重要意义。文中介绍了单时滞电力系统的数学模型;提出一种求解单时滞电力系统时滞稳定裕度的简便方法，该方法在虚轴上将特征方程转化为多项式方程求解系统的纯虚特征根，无需任何中间的变量代换，可以有效求解单时滞电力系统的时滞稳定裕度;用该方法对一个单机无穷大系统进行时滞稳定裕度研究，得到了典型运行方式下的时滞稳定裕度，并研究了励磁系统参数变化对时滞稳定裕度的影响;对结果进行了时域仿真验证，验证了该方法的准确性。     

HVDC模糊协调阻尼控制器的设计

分析了区间振荡和暂态能量函数的关系，通过削减系统的区间振荡暂态能量为控制目标来制定阻尼控制策略，设计了高压直流（HVDC）模糊逻辑协调控制器，以提高交直流并联电力系统动态稳定性水平。该控制方案不需要精确的模型参数，充分考虑HVDC系统整流侧直流电流调制和该侧发电机的励磁控制特性，通过模糊规则去协调两个控制系统，实现对系统低频振荡的有效抑制。仿真结果表明，该控制器能有效提高交直流并联系统的动态稳定性水平。     

负荷与PSS的相互作用对系统动态稳定的影响

1996年8月10日WSCC大系统事故重现过程中，负荷模型的改变起到了至关重要的作用，但是负荷起着决定性作用的原因却一直无从知晓，因此，文中应用电力系统中长期动态仿真软件Eurostag，仿真分析事故过程中负荷与电力系统稳定器（PSS）控制的相互作用对系统动态稳定的影响；采用时域仿真与小扰动分析方法，分析不同的负荷特性对系统阻尼及对PSS参数整定的影响；讨论了负荷与PSS相互作用的过程及其导致系统失稳的原因。仿真分析表明，如果WSCC系统仿真应用准确的负荷模型，PSS参数整定正确，系统可能不会轻易发生振荡。     

电压骤降和瞬时供电中断概率评估的蒙特卡罗仿真

对动态电能质量中最主要的两个问题——电压骤降和瞬时供电中断进行了研究，提出了基于非序贯蒙特卡罗模拟和电磁暂态仿真相结合的电能质量概率评估新方法和相应的概率评估指标体系。算法利用蒙特卡罗仿真得到各种故障信息，并考虑保护设备的参数及各种故障类型，通过仿真程序PSCAD/EMTDC对蒙特卡罗模拟法随机产生的各种故障形态进行仿真计算，最后分析统计得到系统和敏感负荷点电能质量的各项概率指标。文中以RBTS标准测试系统为例进行了计算分析，算例表明了模型和算法的有效性。计算结果对规划调度有重要的参考价值。     

基于改进模型预测控制的分布式储能辅助调频控制方法

为更好改善电网频率特性，发挥分布式储能的快速响应优势，提出基于改进模型预测控制的分布式储能辅助调频控制方法。首先，基于动态矩阵控制(dynamic matrix predictive control, DMC)思想，引入了一种新的综合状态空间模型，将增量控制输入视为阶跃输入，设计了以减小稳态误差为目标的MPC优化目标函数。其次，建立了控制信号的选择规则，在预测模型的滚动优化过程中对多步控制信号进行动态调整，形成考虑延时和丢包的延迟补偿机制，并在此基础上给出了系统稳定的充分条件。最后，在不同工况下进行仿真，与基于传统MPC的储能辅助调频方法相比，对所提策略的有效性进行了验证。结果表明：本文提出的改进MPC策略提高了分布式储能调频对通信延时的鲁棒性，提高电力系统的安全性，同时减小了系统超调量和稳态偏差。     

广域电力系统负荷整体建模方法

针对广域电力系统中负荷节点面广量大的特点,明确了广域电力系统负荷建模的思路,即充分利用广域测量信息来建立系统化评价指标,探索广域多点同步确定负荷模型参数的方法,对节点分类,对参数分级。提出了广域电力系统负荷建模的方法,即确定负荷节点分类的特征变量,进行负荷节点分类,建立系统化指标,辨识负荷参数。通过仿真算例,验证了多负荷节点同步建模的可能性和所提出的方法的有效性。最后对广域电力系统负荷建模进一步研究的内容提出了建议。