动态EEAC的自适应分段映射

在完整的扩展等面积准则(EEAC)算法流程中,动态EEAC(DEEAC)是在解析的静态EEAC(SEEAC)与精确的集成EEAC(IEEAC)之间的桥梁环节。为了更好地综合IEEAC的精确性与SEEAC的快速性,文中研究了DEEAC的分段数对完整EEAC算法性能的影响规律。并在此基础上,融合因果分析及机器学习方法,在DEEAC中采用自适应分段的泰勒级数展开及降维映射,以替代在故障中及故障后的2分段展开方式。根据DEEAC与SEEAC所得稳定裕度之差,定义算例的时变度指标,并据此自动调整DEEAC环节的分段数。对36套中国区域和省级电力系统数据的3 272个算例,包括对称及不对称故障在内的仿真结果表明:自适应分段的DEEAC比固定分段的DEEAC的计算量平均增加4%,但显著提升了强时变算例的分析精度,减小了稳定分类器的降效性误判率。     

求解暂态稳定约束最优潮流的混合算法

借助单机无穷大母线等值建立严格稳定判据,将轨迹灵敏度和微分进化技术结合起来求解暂态稳定约束最优潮流问题。以临界稳定功角作为暂态稳定约束功角阈值,并用预测失稳时刻修正功角阈值,提高了功角阈值的准确性和优化精度。按照单机无穷大母线等值,将故障分为稳定故障、极度稳定故障、一般不稳定故障和极度不稳定故障,将极度稳定故障从暂态稳定约束中剔除,省略相应灵敏度计算。为充分发挥改进轨迹灵敏度法的快速收敛特性和微分进化算法较强的全局搜索能力,提出将两者适当结合构造求解多故障暂态稳定约束最优潮流问题的混合算法。所提微分进化种群规模和计算量大大减小;含不稳定故障规格化稳定度的评价函数值更能综合反映种子的安全经济指标。在3机和10机试验系统上验证了所提算法的高效性和实用性。     

稳控装置无故障跳闸判据存在的问题及解决方案

为提高电网安全稳定控制系统运行的可靠性,提出防止无故障跳闸判据误判的诸多防误判据。指出在当前网内安全稳定控制系统中运行的仅基于本地电气量的无故障跳闸判据对一些方式和扰动的不适或缺陷。研究了安全稳定计算分析的稳定判据,指出应根据系统所要解决的具体稳定问题,有针对性地设计行之有效的防误判据。基于本地电气量的无故障跳闸判据,在结合了有效的防误判据之后,在各级电网的安全稳定控制系统中得到了广泛应用。运行经验表明,这些防误判据在保证安全稳定控制措施时效性的基础上,有效地提高了安全稳定控制系统运行的安全性,证明了防误判据的可靠性。     

电力系统在线暂态稳定分析方法

提出了一种电力系统在线暂态稳定分析方法。结合故障时域仿真,建立了一个2维1阶微分方程组。该微分方程组描述了相点在一维坐标轴上的运动,可用于观察电力系统的功角稳定性。在此基础上提出的功角稳定判据可以方便地判断电力系统的功角稳定性。该方法有效地简化了暂态稳定分析过程,且避免了因功角差阈值选取不当造成误判的问题。文中还研究了针对相点运动构造的能量函数,利用故障后的最小动能定义了描述故障严重程度的稳定指标。2007年华北电网的算例说明了上述方法的有效性。     

计及不对称故障和重合闸操作的EEAC法直接暂态稳定分析

本文将EEAC法推广到计及不对称故障和重合闸操作的暂稳分析中。为修正计算转子角轨迹所引起的高阶截断误差，本文提出了多步Taylor展开计算的改进算法，该算法避免了计算现有EEAC法中的修正因子，适用于任意故障过程，并可提高EEAC暂稳分析的精度及可靠性。两个实际系统的仿真计算结果表明本文改进和推广的EEAC法具有良好的精度和实用前景。     

准定量法与精确定量法在暂态稳定分析中的融合

电力系统暂态稳定性的量化方法——扩展等面积准则(EEAC)具有与数值积分法同样的模型适应性与分析精度,已广泛应用于电力系统的在线分析。为了应对系统规模和模型复杂性的增加对计算量的新挑战,引入因果驱动与数据驱动相融合的算例筛选环节。文中提出定性多档分类、准定量分析,以及精确量化算法三者结合的框架,设计了"两层筛选"的多输出分类器。在分类特征向量中除继续采用时变度指标外,还增加了反映失稳模式易变度的因果型指标,提升了算例分类的质量,并显著提高了算例筛选的效率和强壮性。通过对中国9个网省级电力系统的仿真测试,验证了该筛选分类器融入EEAC工程软件后的整体性能。     

考虑暂态稳定约束的最大输电能力计算

基于最优潮流技术和稳定性量化分析理论的扩展等面积准则(EEAC),提出了在预想故障集下求解互联电力系统暂态稳定约束下的最大输电能力计算方法。基于最优潮流技术建立了最大输电能力的数学模型,采用EEAC量化分析算法获取预想故障集的暂态稳定裕度,针对不安全的预想故障,采用基于安全稳定模式的预防控制技术将非线性的暂态稳定约束转化成临界群机组出力的线性约束,并最终通过内点算法求解。广东电网仿真算例验证了算法的有效性和实用性。     

基于PEBS法的暂态能量裕度灵敏度快速计算

提出了一种基于PEBS法暂态稳定分析的能量裕度灵敏度计算方法。该方法以系统故障前稳定平衡点作为暂态势能参考点,沿持续故障轨迹采用数值方法计算暂态势能。在系统持续故障仿真和灵敏度动态方程计算过程中,引入高阶Taylor级数展开技术,可以在保持计算精度的前提下提高计算步长,显著提高计算速度。将到达临界势能点的判据展开以时间为自变量的多项式形式,通过解方程求得到达临界势能点的时间,从而快速确定临界势能点的位置。提出的能量裕度灵敏度分析方法包括两方面:计算故障前机组机械注入功率变化对能量裕度的灵敏度,用于指导预防控制;计算故障切除后的控制措施对稳定裕度的影响,用于指导紧急控制。New England 10机系统算例验证了该方法的有效性。     

基于PEBS法的暂态能量裕度灵敏度快速计算

提出了一种基于PEBS法暂态稳定分析的能量裕度灵敏度计算方法.该方法以系统故障前稳定平衡点作为暂态势能参考点,沿持续故障轨迹采用数值方法计算暂态势能.在系统持续故障仿真和灵敏度动态方程计算过程中,引入高阶Taylor级数展开技术,可以在保持计算精度的前提下提高计算步长,显著提高计算速度.将到达临界势能点的判据展开以时间为自变量的多项式形式,通过解方程求得到达临界势能点的时间,从而快速确定临界势能点的位置.提出的能量裕度灵敏度分析方法包括两方面:计算故障前机组机械注入功率变化对能量裕度的灵敏度,用于指导预防控制;计算故障切除后的控制措施对稳定裕度的影响,用于指导紧急控制.New England 10机系统算例验证了该方法的有效性.     

数值积分自动终止的算法及其工程应用

基于扩展等面积准则(EEAC)稳定性定量分析理论,提出了数值积分的自动终止算法,既大大减少了计算量,又保证不会因为积分时段太短而将多摆失稳的算例判为稳定。该算法根据主导互补簇的簇内非同调程度来反映轨迹在观察时段以后失稳的可能性：当稳定裕度足够大,且互补簇簇内的非同调性足够小时,受扰轨迹在观察时段以后也不会发散。为此,定义了簇内非同调性指标,并开发了识别可疑动态鞍点及可疑最远点的方法。仿真及近3年的大量工程实践证实了该算法的可靠性和有效性。     

基于扩展等面积准则法的电力系统暂态稳定分析

分析PCOI（惯量中心）映射和EEAC（扩展等面积法则）算法的原理和方法,提出EEAC算法的模型适应性和精度与所采用的数值积分法相同。采用EEAC算法对6机系统进行系统暂态稳定分析,得到量化的稳定信息,其量化计算的结果可以定量地评估系统的动态安全水平,使得各种运行工况和各种控制操作对稳定性影响的定量比较成为可能。     

关于暂态稳定分析算例筛选的评述

算例筛选环节通过定性的机器学习或者定量的近似评估,快速识别出尽量多的稳定算例及失稳算例,以减少需要详细分析的算例数及总计算量。文中评述暂态稳定分析中的算例筛选所采用的假设、特征变量、分类规则及泛化能力。讨论数据驱动与模型驱动的融合,包括将因果元素引入分类器,将数据统计范式与模型仿真范式深度融合来提取知识。在稳定性理论指导下,建议两层框架的分类器:下层由若干个并行环节组成,各自采用不同近似程度的定量算法,取其输出数据作为上层分类器的输入。这些数据已经按近似的因果关系整合了大部分原始数据对暂态稳定性的影响,不但可提高分类器的正确识别率和强壮性,并可揭示误差机理、评估可信度及可接受度。     

On-line Optimal Pre-decision Making for Stability Control

1.IntroductionCompetitiveusesofpowersystemshavebecomemoreandmoreimportantconcernforopenaccessofmodernpowersystems,therefore,dynamicaspectsofon-1inesecurityanalysesandcontrolsarebadlyneeded(DyLiacco,l979;CIGREWG,l997;Kunduf,l994;Riverinetal-,l994;Otaetal-,l996).Themaintasksofon-linetransientstabilityassessment(TSA)arequantitativeevaluationofthedynamicsecuritylevelbasedonactualoperatinginformation,estimationofvariousstabilitylimits,decision-makingsupportforpreventivecontrol,andpreparationo…     

带LCL滤波器的APF新型预测电流控制策略

针对带LCL滤波器的有源电力滤波器APF（active power filter）的优化控制问题,设计了一种新颖的预测电流控制方案。传统的APF控制器采用多旋转坐标系变换和PI调节器实现对谐波的控制,此外还有谐振控制方案,但都存在计算负担随谐波次数增加而增大的缺点。新型预测电流控制方案结合使用了比例预测控制、积分预测控制和阻尼算法,实现了在计算量固定条件下的APF优化控制,其中积分预测控制可以补偿由参数扰动引起的模型误差。利用APF实验平台开展了动静态实验,结果验证了使用所开发的新型预测电流控制方案在稳态和负载变化的情况下均具有优良的控制性能,并能完成对高次谐波的补偿。     

稳定轨迹后续稳定性的预估

电力系统多摆失稳的根本原因在于主导映像系统的非哈密顿特性，经典模型下起主要作用的是互补簇簇内的不同调性，它综合反映在不平衡功率－位置量曲线的非周期程度上。对于提前终止数值积分，即根据短时段内的稳定轨迹来估计系统的后续稳定性的问题，分析了难以用轨迹的频域特性作为判据的原因，并提出了预估的方法，基于于扩展等面积准则（EEAC），选取相邻摆次动能的最大变化量，动能的平均变化率以及映像系统功角曲线与理想哈密顿系统功角曲线所围面积作为定量指标，以反映互补簇内的不同调程度，并参考各摆的最小稳定裕度，得出判别系统暂态稳定性的3条判据。然后综合由不同判据得出的结论，将算例划分为后续稳定，后续不稳定及尚不能确定3类子集，对前两类算例可提前终止积分，属于尚不能确定的算例则需继续积分，对不同系统，不同故障及不同模型下算例的仿真计算表明了这一方法的可靠性，有效性及对模型的适应性。     

暂态稳定混合控制的优化:(一)单一失稳模式的故障集

基于扩展等面积准则(EEAC)关于暂态稳定量化分析和故障失稳模式(UM)的概念，针对暂态稳定混合控制，提出“解耦迭代(局部优化)，聚合协调(全局优化)”的优化策略。按UM的异同将预想事故分为不同的故障子集，大大减少了约束优化子问题的数量；充分利用预防控制和紧急控制的互补性，并跟踪由于控制而改变的UM，求解各子集的稳控最优解。然后协调各个优化子问题，得到全约束空间中的最优解。全文分为2篇。该文针对UM相同的故障约束，从算法的初值、邻域和搜索策略三要素出发，深入分析了该非线性混合规划的内在规律，构造了具有问题特色的寻优算法，避免了在离散的控制空间和连续的控制空间之间的迭代。对实际电网的仿真验证了算法的有效性，并与解决0—1“背包”问题的多点贪婪算法进行了对照。     

基于PMU实测摇摆曲线的暂态稳定量化分析

提出了用扩展等面积准则(EEAC)评估相量测量装置(PMU)实测摇摆曲线的稳定裕度的方法。EEAC已被广泛用于分析电力系统的稳定域和优化稳定控制的决策。当受扰轨迹来自仿真时，所用的模型、参数和扰动场景很可能与实际不符。PMU给出的受扰轨迹克服了这个缺点，若能使主导映象的识识及稳定裕度的计算也不依赖于数学模型和参数，就可以真实反映实际系统的暂态稳定裕度。虽然PMU量测不能反映假想的场景，不支持对控制量的决策，但评估实际轨迹的稳定裕度仍有很大意义。仿真表明，所提出的算法在系统模型和参数未知的情况下，可以快速而精确地评估PMU实测摇摆曲线的稳定裕度。     

牛顿最优潮流算法中离散控制量的新处理方法

提出了一种新的基于正曲率二次罚函数的最优潮流算法中离散控制量的处理方法,该方法利用二次罚函数产生的虚拟费用迫使离散控制到达它的一个分级上,引入机制简单有效,燕能很好地结合在牛顿最优潮流算法中。文中对一个ＩＥＥＥ试验系统和两个的实际电力系统做了数值计算。结果表明,该方法有良好的收敛性、精确性、具有很强的实用意义。