基于动态鞍点暂态动能灵敏度分析的紧急控制

确定考虑切机、切负荷及直流功率升降等的交直流紧急控制策略,是电力系统分析控制的难点。提出了基于动态鞍点(DSP)暂态动能灵敏度分析的紧急控制方法。以各控制措施对DSP处暂态动能改善与各机组参与因子加权指标选择搜索方向,跟踪分群模式和参与因子的变化,搜索交直流协调的紧急控制策略。基于"三华"联网和南网数据的实例分析表明,该方法实用有效。     

基于临界机组对的暂态稳定紧急控制策略

为使暂态稳定紧急情况得到有效控制,从临界机组对信息入手,提出一种基于临界机组对稳定性指标灵敏度的切机切负荷控制策略。首先推导了临界机组对稳定性指标对控制量的灵敏度表达式,将其用于构造暂态稳定约束条件,进而借助优化算法获得紧急控制所需的切机切负荷量及控制地点。该方法只需部分发电机信息,计算简单,且基于临界机组对稳定性指标的灵敏度可表达控制量对每一失稳机组的控制能力,物理概念更清晰。仿真算例证明了该方法较基于全系统稳定裕度的灵敏度方法切除量要小。     

基于广域同步测量系统的预防连锁跳闸控制策略

潮流转移引起的连锁跳闸是导致世界各国大停电事件发生的重要因素，严重地威胁着电力系统的安全运行。该文针对潮流转移引起的连锁跳闸问题，提出了一种基于广域同步测量系统(WAMS)的预防连锁跳闸控制策略。利用网络支路电流与注入电流之间的关系，提出了最佳切机、切负荷控制点的选取原则，在此基础上推导了切机、切负荷控制量的计算方法，并提出了这一预防连锁跳闸控制策略的流程；同时，给出了控制策略中涉及到的动态过程中切机、切负荷前支路电流的计算方法。最后，文中对新英格兰10机系统进行了发生潮流转移情况下切机、切负荷控制策略的仿真，验证了该控制策略的有效性。     

高铁牵引负荷对电力系统暂态能量分布的影响

研究高铁对电力系统暂态能量分布的影响,能为高铁途经电力系统脆弱环节的识别与控制提供依据。通过分析高铁牵引负荷的移动冲击特性,以及它能短时改变途经电力网络潮流分布的特点出发,研究高铁对受扰后电力系统暂态能量分布的影响,进而研究高铁对电力系统稳定性的影响。牵引负荷的接入若使割集支路传输功率增大,割集支路暂态能量的聚积将会加重。但能量的聚积程度将根据电网的强弱不同而不同,高铁途经电网越脆弱,能量聚积程度越大。当电力系统受到扰动后,若牵引负荷正好移动至电力系统的脆弱环节,就很可能造成暂态能量在此处严重聚积,系统发生失稳。对WEPRI-36系统进行仿真分析,验证了所提方法的有效性。     

交直流混合电力系统的安全校正策略

随着交直流混合电力系统的迅速发展,直流闭锁或线路故障引发系统连锁故障的风险增加,故需要根据电网运行状态采取相应的控制措施避免潮流进一步过载。在智能电网背景下,考虑将直流和可控串联补偿器(TCSC)也作为控制措施以进一步减少负荷切除量。制定安全校正策略常用的方法有灵敏度法和优化规划法。灵敏度法便于在线切机切负荷控制,分析了直流功率和TCSC电抗值的支路潮流灵敏度是控制量的函数并非定值,故在交直流混合电力系统的安全校正策略制定中应用灵敏度法有一定困难。针对优化规划法优化变量多、计算时间长、难以在线实施,提出采用启发式搜索原理缩减优化变量数量的优化规划法,该方法基于负荷转移因子(LSF)筛选出对待调节支路控制效果最好的发电机和负荷节点,将这些节点的功率与直流功率以及TCSC电抗值一同作为优化变量,以负荷总切除量最小即经济性最佳为目标函数建立优化模型并采用智能优化算法求解,能够在较短时间内得到安全校正方案。基于改造的IEEE30节点算例系统,通过与不采用启发式搜索以及不考虑将直流功率和TCSC电抗值作为优化变量得到的结果相比较,该方法的有效性及优越性得到验证。     

基于功率缺额灵敏度分析的切负荷算法

弱联系电力系统在损失大型发电厂或切除重要联络线时,会导致受电区出现大量功率缺额,造成系统频率大幅下降.提出一种基于功率缺额灵敏度分析的切负荷算法,根据故障后网络结构求取功率缺额对负荷功率的灵敏度,按灵敏度数值大小选择切负荷顺序,时域仿真法确定切负荷量.该方法作为低频减载动作前的预防方案,能快速有效提高系统频率且尽可能少切负荷.EPRI-36节点系统算例说明了该方法的有效性.     

计及过载线路发热严重程度的紧急控制方法研究

现有紧急控制算法制定紧急控制方案时没有考虑发电机有功出力调整速度的限制,不能根据过载线路消除过载迫切程度的不同灵活调整紧急控制方案,可能造成紧急控制方案的实用性较差,故提出一种计及过载线路发热严重程度的紧急控制方法。首先,建立紧急控制过程中过载线路的发热模型,定义过载线路热量累积极限值来描述调度员对消除线路过载的期望。其次,在功率灵敏度矩阵的基础上建立紧急控制过程中过载线路上流通的有功功率随发电机出力调整、切机切负荷措施的函数,进而实现对紧急控制期间过载线路发热情况的定量计算。最后以经济补偿最小化为目标,建立紧急控制优化模型,以基于模拟退火的粒子群优化方法求解模型。得到的紧急控制方案能够在满足调度员对消除线路过载的期望下充分发挥调整发电机出力成本低、切机切负荷措施实施时间短的优点,实用性更强。在IEEE39节点系统中对所提方法的正确性和优越性进行了验证。     

稳控系统误动作事故分析及改进措施

正为保证电力系统在遇到大扰动时的稳定性而在电厂或变电站内装设的控制设备,实现切机、切负荷、快速减出力、直流功率紧急提升或回降等功能,是保持电力系统安全稳定运行的重要设施。然而目前稳控系统仍存在设计缺陷、稳控策略配置不完善、管理体制不健全等问题,导致稳控系统误动作切机、切负荷事故时有发生,给电网安全稳定运行带来严重威胁。输电线路故障跳闸一般接入线路主保护的分相跳闸接点信号,以电气量为主判据,判据明确,经验表明在正常运行情况下判据是安全可     

基于发电机响应的切机控制算法研究

提出了一种基于发电机响应的电力系统切机控制方法,与以往紧急控制方案不同,该方法不依赖于预想故障,而是根据实测的发电机信息进行切机量的计算和控制地点的选择,从而制订切机控制措施。以实际电网为例验证所提方法的有效性。     

合理配置稳控装置 提高电网受电能力

电网安全稳定控制装置是为保证电力系统在遇到大扰动时的稳定性而在电厂或变电站内装设的控制设备,实现切机、切负荷、快速减出力、直流功率紧急提升或回降等功能,是保持电力系统安全稳定运行的第二道防线。2011年9月国务院颁布了《电力安全事故应急处置和调查处理条例（599号）》,对电网可靠供电提出了更高的要求。如何合理配置稳控装置,在保障电力系统安全稳定运行的基础上尽量减少负荷损失是电网运行的一项重要课题。     

基于受控微分—代数系统灵敏度分析的紧急控制

基于时域仿真得到的系统受扰轨迹给出了暂稳紧急控制的非线性规划模型，该模型采用一种启发式的功角积分型指标构成稳定约束。通过引入受控非线性微分-代数系统灵敏度分析求出所定义的功角积分型指标对控制变量的梯度后，给出了所建立的暂稳紧急控制非线性规划模型的2种求解方法：近似规划算法和拟贪婪算法。所提出的暂稳紧急控制模型与时域仿真具有同等的模型适应性。对多机系统切机／切负荷暂稳紧急控制的数值仿真表明，该方法是有效的。     

暂态功角稳定不稳定平衡点类型和临界割集数量的对应关系

电力系统暂态功角失稳模式同相关不稳定平衡点密切相关。鉴于电力系统失去暂态功角稳定时总是伴随着电力网络的某个或某些临界割集上支路角度急剧地、过大地增长,人们已经认识到电力网络中存在临界割集与系统模型中存在不稳定平衡点是等价的,并提出了用于电力系统暂态功角稳定分析的割集稳定准则。为了使人们能够放心地、正确地运用与临界割集相关的稳定准则,本文以电力系统结构保留模型为基础,从理论上推导出暂态功角稳定不稳定平衡点为i型的当且仅当事故后电力扩展网络中存在i个临界割集。利用上述结论,可以很容易地将割集稳定准则应用于多群失稳的情况,以消除原准则的保守性。     

暂态功角弱稳定模式辨识及其协调紧急控制策略

针对电网发展过程中可能出现的复杂暂态功角失稳现象,提出了用于系统安全稳定分析和控制的暂态功角弱稳定模式的概念及其辨识方法,解析了紧急控制导致弱稳定模式演化为主导失稳模式的机理及其近似必要条件。在理论分析的基础上,提出了基于系统暂态稳定约束转化的紧急控制数学模型,进而设计了基于动态灵敏度指标的启发式协调紧急控制策略计算方法,提升了紧急控制算法对于处理复杂暂态失稳情况的适应性,实现了统筹系统暂态功角多个弱稳定模式的自动协调控制。基于实际电网的算例验证了所提紧急控制负效应机理及策略搜索算法的有效性。     

基于功率灵敏度和经济补偿最小化的线路过负荷紧急控制方法

为避免切除因潮流转移导致过载的线路,提出一种基于功率灵敏度和经济补偿最小化的线路过负荷紧急控制方法。利用功率灵敏度矩阵反映各节点注入功率变量对线路功率变量的影响,以经济补偿最小化为目标,利用非线性优化得到满足线路过负荷消除约束、节点可调量约束、系统功率平衡约束及正常线路冗余量约束的紧急控制方法。所提方法可计算平衡机对电网各线路功率的灵敏度,令平衡机参与到紧急控制中,提高了电网保持稳定运行的能力;同时,其以经济补偿最小为目标,实用价值更高。将局部灵敏度计算法和稀疏向量技术结合,有效减少了计算量和内存量。在IEEE 39节点系统中对所提方法的正确性和优越性进行了验证。     

Prediction of Generators' Participation Factors and Oscillation Types for Dominant Oscillatory Modes of Power System

Small-signal rotor angle stability, also known as small-signal stability, is an important issue for power system operation. This stability is associated with inter-area, local, control, and torsional oscillations. To cope with it, the type and main drivers of the oscillations should be determined. In this way, the system operators can plan more effective preventive and corrective actions, e.g., to transfer power generation from more vulnerable units to less vulnerable ones. However, determining oscillation modes and their participation factors by means of conventional methods (e.g., time-domain simulation and modal analysis) is a challenging and time-consuming task, which is not appropriate for on-line environments, such as dispatching centers of power systems. In this article, a new viewpoint for this problem is proposed through modeling it as a forecast process by which the participation factors of generators for dominant modes as well as the oscillation types are predicted. A new prediction strategy, composed of an information-theoretic feature selection, a probabilistic neural network, and a line search procedure, is also presented to implement the forecast process. The effectiveness of the proposed approach for small-signal stability evaluation is extensively illustrated on the IEEE New England test system.     

电力系统暂态安全的观测与控制

电力系统的暂态安全问题主要是由大扰动引起的。暂态安全防御需要对大扰动引起的功角失稳进行有效的观测和控制。本文分析了紧急状态下电力系统的运动特征,并为观测和控制的配置提出了秩判据。提出了基于主导不稳定平衡点和临界割集的能观性与能控性分析方法,用于定量分析不同的地点对于故障失稳的不同的观测和控制效果。最后以10机39节点新英格兰系统为例选择了观测和控制的地点。这为设计电力系统的暂态安全防御奠定了基础。     

基于实用动态安全域的紧急控制策略

研究了考虑紧急控制措施的扩展实用动态安全域临界面的迁移规律,并用紧急控制措施所引起的实用动态安全域临界面沿其外法线方向的迁移距离来表示紧急控制措施的有效性,给出了切机和切负荷以及二者配合操作的控制有效性的定量表示方法.据此提出了一种新的电力系统暂态稳定紧急控制方法,该方法通过选择不同的措施控制安全域临界面的推移,使扩展后的实用动态安全域能涵盖当前系统运行点,保证系统不会发生暂态失稳现象.在此基础上,通过把控制措施量化为一成本指标,建立了暂态稳定紧急控制的数学模型,并基于控制有效性灵敏度指标给出了该问题的优化策略.在10机39节点新英格兰系统上的测试结果表明了这种方法的有效性.     

电力系统不同形式紧急控制的统一分析

随着电力技术的发展,电力系统紧急控制手段变得多样化,不同形式紧急控制之间的优劣引起了人们的关注。基于扩展等面积准则理论,对不同形式的紧急控制进行了分析,揭示了不同形式紧急控制改善系统暂态功角稳定性的机理;推导了不同形式紧急控制下单机无穷大等值机功率差的详细计算公式,提出了不同形式紧急控制事先统一评价指标,根据紧急控制评价指标可以快速确定有效的控制措施。通过简单电力系统和实际大系统仿真,验证了计算方法和评价指标的准确性和有效性。     

Emergency transmission line switching to suppress power system inter-area oscillation

Electromechanical oscillation is an inherent property of ac power systems which can occur in the forms of local and inter-area oscillations. The inter-area oscillations may impose a serious threat on the system if they are not controlled properly. Over the past two decades, many methods have been introduced to control and suppress electromechanical oscillations. This paper proposes a new supplementary emergency damping control (SEDC) to suppress inter-area oscillations. In the proposed approach, a system brittleness index (SBI) is introduced which can show system risk for splitting into uncontrolled islands. Following a sever fault, the value and sign of SBI is used as an indicator for activation of SEDC. By using sensitivity analysis of the inter-area mode with respect to line switching, the most effective transmission line switching (TLS) is utilized as an emergency damping control for suppressing inter-area oscillations. For this purpose, by offline studies, a priority list of the effective lines switching is prepared. Then, in the real time operational environment, by using an optimization algorithm, the most effective line switching is implemented as SEDC activation. The optimization algorithm guarantees system operation against any potential violation due to line switching. The proposed SEDC has been demonstrated on IEEE 39-buses system with promising results.     

同步发电机励磁非线性预测控制

介绍了一种新的非线性控制器设计方法,使用预测控制理论对非线性系统工将这种方法应用于单机－无穷大系统励磁控制,得到了一了以有功功率,角速率和机端电压作为变量的非线性系统的控制规律,仿真结果表明：该方法既能改善功能稳定性,又能改善发电机端电压的动态特比目前认为较好的微分几何等方法更有效,更实用。