负荷模型对电网安全性的影响研究

在利用仿真结果确定线路传输功率极限时，“保守”的负荷模型总是用来预留线路传输的安全裕量，以确保系统的安全。文章通过2个算例的仿真发现，在电力系统稳定器的作用下，找不到一个对各种故障方式都“保守”的负荷模型，并提出了保证电力系统安全的新的决策方式，即使各种模型(包括负荷模型)都尽量符合实际，计算出线路传输功率极限，减去仿真误差，留出安全裕量，最后得到线路传输功率极限。     

基于负荷模型云南电网动态稳定与传输极限研究

应用仿真软件BPA分析了负荷模型结构和参数对云南电网动态仿真的影响,对比了不同负荷模型结构和参数下系统的振荡频率和阻尼比,分别采用静态负荷模型和动态负荷模型计算了云南电网主要断面的功率传输极限。研究结果表明:当负荷位于受端时,动态负荷模型比静态负荷模型计算出的线路功率传输极限要高;当负荷位于送端时,则结果相反。在不同负荷模型下云南电网主要断面功率传输极限差距显著,因此,有必要建立云南电网动态负荷实测模型。     

考虑暂态稳定约束的联络线最大传输功率计算

由于确定电力系统联络线最大功率时要考虑其故障时对系统暂态稳定的影响,故提出了一种基于能量函数灵敏度的考虑暂态稳定约束的联络线最大传输功率计算方法。该法首先确定网络在临界或失稳情况下的能量裕度及能量裕度对各发电机有功出力的灵敏度,再用等步长法和二分法按各发电机能量裕度灵敏度的大小调整有功出力,结合时域仿真法的判稳校验求出考虑暂态稳定约束的联络线极限传输功率。该法计算简单、快速,较好的解决了考虑暂态稳定约束后计算负担过重和直接法偏于保守的问题。2个算例仿真测试证实了该法的有效性。     

多端柔性直流下垂控制的功率参考值修正方法

基于电压源型换流器的多端柔性直流输电(VSC-MTDC)所采用的外环有功控制方式会对直流系统潮流分布造成影响。首先提出了电压源型换流器外环有功控制通用模型,该模型基本涵盖了常用的外环有功控制方式。基于该模型推导直流网络潮流计算方法。采用直流电压下垂控制的换流器其直流输送功率会与参考值偏离,为了提高直流系统输送能力,提出了根据期望输送功率对直流功率参考值进行修正的方法。最后通过PSCAD/EMTDC时域仿真模型与潮流计算的结果对比,对所提出潮流计算及直流功率参考值修正方法的有效性进行验证。结果表明所提出的功率参考值设定方法可以使采用下垂控制的多端直流系统按期望功率传输。     

基于线路修正传输极限和交流分布因子的ATC快速计算

根据现有在线应用线性分布因子法计算可用传输容量(ATC)的缺点,利用复数潮流考虑无功的影响,根据π型等值线路复数潮流轨迹和视在功率极限轨迹的交点得出计及无功的传输极限;根据基态雅可比矩阵,计算传输合同对节点电压的影响,再利用π型等值线路中线路潮流对两端节点电压的偏导,计算节点电压变化对线路潮流的影响;采用线路故障的节点功率注入模拟方法,得到考虑基态潮流的交流功率传输分布因子。并根据flowgate的剩余容量和分布因子计算ATC。定义flowgate为线路热极限和线路故障2种情况,分别计算基态潮流和考虑线路紧急故障情况下的区域间ATC值,并与线性分布因子法和重复潮流法(RPF)计算结果相比较。IEEE30节点系统计算结果表明,该算法快速准确,满足在线计算和分析要求。     

动态约束下的风电场最大可接入容量研究

基于DIgSILENT/Power Factory仿真平台建立了新疆某地区含风电场的电力系统仿真模型,以电压和频率两个电气量作为动态约束条件,通过对风电场的穿透功率极限的计算和仿真,确定了该地区电网的风电场最大可接入容量。研究结果表明：采用频率约束法计算和时域仿真分析相结合确定的风电场最大可接入容量,能保证风电系统的稳定运行;并且优化影响风电系统稳定运行的因素和不同约束条件,对确定系统的风电场最大可接入容量和风电场的设计、运行和规划都有重要意义。     

求取电压稳定分歧点的改进步长连续潮流法

连续潮流法是求取电压稳定分歧点的一种有效方法,但现有方法计算量大。为此,提出一种改进步长连续潮流法,先对线性电路的戴维南等值原理进行广义扩充,证明了非线性电力系统传输最大功率条件是:戴维南动态等值阻抗模等于负荷静态等值阻抗模。并根据戴维南动态等值阻抗引导的负荷阻抗变化初步预测极限功率,以此作为连续潮流计算的步长选择依据,实现变步长连续潮流计算。对IEEE118系统进行仿真计算,结果表明该算法能既快速又准确地找到电压稳定分歧点。     

非解析复变电力系统电压稳定的动态分析方法

由于电力系统是非解析复变系统,节点电压不是负荷电流的解析复变函数。在复数域内,节点电压不能直接对负荷电流求导,所以尚没有文献应用动态分析方法研究电力系统的电压稳定性。提出非解析复变电力系统的动态分析方法,定义电力系统综合动态等值阻抗,证明电力系统达到极大传输功率的必要条件是系统综合动态等值阻抗模等于负荷静态等值阻抗模。仿真计算表明:电力系统极大传输功率的必要条件是正确的;阻抗模裕度最小值决定系统电压稳定整体水平,重点监控最小阻抗模裕度节点的电压稳定水平最有价值。动态分析方法为进一步建立电力系统非线性等值模型及应用非线性等值模型快速准确计算极限潮流提供了理论基础。电力系统极大传输功率判据也可用于判断大规模电力系统潮流解是否可行。     

动态约束下的风电场最大可接入容量研究

基于DIgSILENT/Power Factory仿真平台建立了新疆某地区含风电场的电力系统仿真模型,以电压和频率两个电气量作为动态约束条件,通过对风电场的穿透功率极限的计算和仿真,确定了该地区电网的风电场最大可接入容量.研究结果表明:采用频率约束法计算和时域仿真分析相结合确定的风电场最大可接入容量,能保证风电系统的稳定运行;并且优化影响风电系统稳定运行的因素和不同约束条件,对确定系统的风电场最大可接入容量和风电场的设计、运行和规划都有重要意义.     

运用连续二次规划法计算区域间极限传输容量

区域间功率交换的极限传输容量(TTC)是互联系统电力市场中的一个重要指标。文中运用连续二次规划法进行最优潮流计算,取得相应的TTC。其目标函数是在满足潮流方程和系统运行约束条件下寻求特定发电机群和负荷群之间的传输功率最大值。文中将无功功率作为OPF的控制变量,故节点电压也被优化以得到最大传输容量。采用最优潮流方法可以避免用连续潮流方法计算TTC而较为保守的缺点。给出了有关的数学模型和计算方法及流程。IEEE-30节点系统的计算结果表明了用该方法计算TTC的有效性和实用性。     

On the possibility of SSR in longitudinal power systems

This paper presents a theoretical consideration on the possibility of subsynchronous resonance (SSR) in longitudinal power systems. Shunt capacitors are used for reactive power compensation in our country, but series capacitors are not used in general. The possibility of SSR is therefore small. However, if power transmission increases, and accordingly, if shunt compensation increases in amount, there is no guarantee that SSR will never occur. First, we investigate network impedance viewed from a generator. Its resonance frequencies become lower with increasing transmission power. One of them gets subsynchronous if the power exceeds a certain value. In this area, there is some possibility of SSR, which is confirmed with the damping property of the generator. The admittance matrix of the load buses is singular at the resonance frequencies. Their number is equal to the dimension of the matrix. The frequencies are common to all generators but not limited to one particular generator. One of them becomes equal to 60 Hz as we increase transmission power. We regard this power as a limit for SSR. However, steady‐state stability limit is lower than this limit, and steady operation is not possible at the limit. Therefore, it is impossible to enter the area of SSR. Thus, we conclude that SSR does not occur in shunt compensated systems. However, this property is easily lost if some series compensation is introduced. © 1999 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 130(3): 30–38, 2000     

风火联运送出系统的静态稳定性分析

从机理上研究了风火联运送出系统的静态稳定性和静态稳定极限的规律。采用电力电子变换器的变速风电机组功率控制快速灵活,在静态稳定分析中可以忽略其快动态,将风电简化为功率注入模型,系统动态过程中风电功率可以用代数方程描述。基于电力系统经典模型方程,提出了一种风火联运送出系统的三角变换模型方程,推导了发电机和送出断面的静态稳定极限随风电功率的变化规律。在风火联运送出系统中,风电功率由零开始增加的过程中,发电机的静态稳定极限始终下降,而送出断面的静态稳定极限则先增加到最大值,之后开始下降。测试系统和实际系统中的仿真结果验证了该结论。     

暂态稳定极限耦合的多个输电断面极限功率协调计算

为了进行多断面稳定输送水平交互影响的量化评估,实现多断面输电功率同时达到极限值的自动搜索计算,提出了暂态稳定极限存在耦合的多个输电断面极限功率协调计算方法。分析了不同输电断面暂态稳定极限耦合的机理,建立了以各断面主导的系统稳定性同时达到临界稳定为目标的多断面输电极限协调计算数学模型,提出了多断面输电功率同时变化对系统稳定裕度影响的量化分析方法,设计了基于数学规划求解多断面功率增长步长的极限功率迭代搜索算法,可用于多个输电断面极限功率的离线或在线分析计算和实时监控。基于IEEE 10机39节点系统的算例验证了算法的正确性和有效性。     

泛在电力物联网框架下的新型UPFC系统

基于提出的建设泛在电力物联网的号召,利用统一潮流控制器（unified power flow controller, UPFC）实现物理层面上多条线路的紧密联系。由多个换流器串联接入到多条输电线路上,另外多个并联换流器连接到其他多个网络中,形成一个由换流器作为媒介的大型电力系统输电框架。在连接众多换流器的直流线路上,由储能电池作为有功功率支撑并联接入,共同组成泛在电力物联网框架下的新型UPFC系统。对新型UPFC系统进行数学建模,以对可再生能源的最大消纳能力和有功功率传输的最小成本为目标函数,用遗传算法进行求解。通过算例仿真验证了新型UPFC系统在增强有功功率传输极限、减少有功功率传输成本等方面的优越性。     

磁场耦合无线电能传输系统最大功率要素分析

针对无线电能传输系统的功率和效率问题,在特定频率下研究了影响无线电能传输系统最大传输功率的若干要素。以磁场耦合单元为核心建立简化模型,包括发射回路、接收回路,以及两个回路之间的磁场耦合单元。分别研究发射回路电抗、接收回路电抗、互感电抗等在单独变化,或协同变化时,如何影响最大功率传输条件,最大功率值和传输效率等。研究发现,不同情况下的最大功率传输条件之间存在内在联系;在发射回路与接收回路电阻乘积较小时,松耦合谐振才能传输最大功率。此结论不依赖于阻抗补偿形式,并且对感应耦合式和磁场共振式无线电能传输系统均适用。仿真和实验结果与理论分析结果一致。     

湖北电网消纳蒙鄂特高压直流能力研究

2017年蒙西至湖北±800 kV特高压直流输电通道建成,将与湖北电网现有交流特高压输电通道一起,形成特高压交直流并联的格局,对湖北电网的结构形态、运行特性变化产生重要影响。以2017年湖北电网丰大运行方式为背景,根据湖北电网规划电力流,利用仿真软件PSASP建立湖北电网网架结构模型。采用连续潮流算法计算求取湖北电网对蒙西特高压直流的消纳极限,并对消纳极限运行方式下的湖北电网进行稳定校核,包括静态安全分析、单一故障及严重故障的暂态稳定校核。     

水电机组调速特性对联络线极限传输功率影响分析

在某地区电网现有网架基础上分别就考虑和不考虑水电机组调速特性两种工况进行了仿真分析,得出了两种工况下的联络线极限传输功率。考虑水电机组调速特性时联络线的极限传输功率有一定程度的提高;但对于纯水电机组构成的电网,水电机组在故障情况下的动态反调特性对联络线的极限传输功率也有一定的制约作用。     

交直流输电系统潮流计算中换流器运行方式的转换策略

分析了多端直流输电系统和多馈入直流输电系统控制运行方式，提出了采用计算机进行控制方式转换的方法。在考虑各种控制方式的控制作用和转换条件的基础上计算交直流系统潮流。该方法用加入2条直流输电线路的IEEE 300节点算例系统和加入三端直流输电系统的IEEE 118节点算例系统进行测试，计算效果较好，能够处理运行条件改变导致的运行方式发生的转换。     

小干扰稳定约束下联络线输送极限在线估计方法研究

准确估计区间联络线输送功率极限对于指导互联电网安全运行具有重要意义。文章在深入研究Hopf分岔理论的基础上,提出了用于评估系统阻尼水平的改进Hopf分岔指数。该指数与状态变量间具有良好的线性关系,且易于计算,能够真实反映状态变量与系统阻尼比之间的关系。以区间联络线功率随机波动数据为基础,利用随机子空间辨识算法(Stochastic Subspace Identification,SSI)辨识得到以联络线有功功率为状态变量的状态矩阵,进而根据所提出的改进Hopf指数对联络线运行状态进行评估,实现了小扰动稳定约束下联络线输送极限在线估计。仿真计算结果表明本文提出方法能够准确估计出联络线输送极限,且具有计算过程简单、计算速度快的优点,适于在线应用。