基于实测响应轨迹的电力系统暂态不稳定判别

电力系统是一个复杂的多机时变非自治系统。通过广域测量系统获取的响应轨迹中包含了受扰系统全部的非线性时变因素,能够为系统暂态不稳定的准确识别提供依据。该文从扩展相轨迹表征受扰系统暂态稳定性的基本原理出发,分析了系统非自治因素对扩展相轨迹的影响;针对轨迹上可能导致判据误判的关键点,详细分析了非自治因素对暂态稳定判据的影响;利用实时测量的机组功角及不平衡功率,构建辅助判据识别可能导致误判的非自治因素,增强受扰系统暂态失稳判别的可靠性;通过定义复合功角确定受扰系统的失稳模式,形成了基于实测响应轨迹的系统暂态失稳判别流程。最后,该文针对IEEE39节点系统与复杂交直流混联电网进行了仿真测试,算例验证了辅助判据的有效性,并证实了该方法判别电力系统暂态失稳的准确性和预测性。     

基于相平面轨迹凹凸性的暂态稳定性判别方法评述

基于响应的暂态稳定判别与控制技术是目前电力系统暂态稳定分析领域的热点,该技术具有不依赖于系统模型及参数、可以实时判别和计算量小等优点。其中基于角速度-功角相平面轨迹凹凸性的暂态失稳判别是-个活跃的研究分支。本文对这种暂态稳定性判别方法的原理进行了介绍,进而对方法应用于多机系统时存在的问题进行了分析和评述,并对IEEE 39节点系统进行了仿真分析。结果表明:该方法应用于多机系统时,由于分群的不正确及聚合等值后单机系统参数的时变性易造成相平面轨迹的复杂特性,从而容易将稳定案例误判为失稳。     

电力系统暂态稳定性闭环控制（二）——多机电力系统暂态不稳定判别方法

定义了具有一定预测功能的复合功角,据此将多机系统实时划分为2组同调机群并等值为一个单机系统。将基于轨迹凹凸性的不稳定指标从单机系统拓展到多机系统中,针对非自治特性发展出角度-角加速度平面暂态不稳定辅助判据,提出基于响应的多机系统不稳定实时判别方案。IEEE 10机39节点系统和三华实际电网的仿真结果表明,该方案可以根据系统发生多次大扰动后的响应准确地判断系统的暂态稳定性,为后续闭环紧急控制奠定了基础。     

基于轨迹特征根的暂态稳定实用判据

基于轨迹特征根在大扰动后系统分析中的适用性,尝试用轨迹特征根方法来分析和预测系统的暂态稳定性。通过大扰动后逐个断面的泰勒展开,将原非线性系统由一族带扰动项的线性系统来近似。通过线性系统的稳定性理论及电力系统物理特征,给出电力系统暂态失稳判据,进而基于该判据,设计暂态稳定在线预测算法。最后,在新英格兰系统和国内实际电网上的算例测试,表明了暂态失稳判据和在线预测算法的准确性和适用性。     

基于广域发电机状态信息的电力系统暂态不稳定性实时预测

基于两机群等值方法,将相平面轨迹几何特征判据推广应用于多机系统暂态不稳定性实时预测.为实现该不稳定性预测方案在可靠性和快速性的折衷,着重研究了失稳模式实时筛选和基于预测轨迹的不稳定性判别2项关键性技术.失稳模式实时筛选技术利用角度间隙作为指标选择主导模式搜索方向,并采用不稳定性条件作为搜索终止判据,从而使得搜索中所得主导模式随着轨迹发展逐渐逼近真实失稳模式;基于预测轨迹的不稳定性判别技术将只在参数时变性恶化系统稳定性时进行等值轨迹的预测,并基于该预测轨迹的几何特征判断系统是否稳定.IEEE 145节点系统和某实际电网系统的仿真计算验证了所提预测方案的有效性.     

基于ucosφ复合判据的南方电网区域暂态失稳预警策略

基于广域响应的暂态稳定判别技术是实现大电网暂态失稳实时预警的重要手段。本文基于振荡中心电压ucosφ的变化规律,提出了一种互联电网区域暂态失稳预警策略。首先改进了基于ucosφ轨迹积分的暂态失稳判据,克服了该判据在部分复杂故障下失稳判别相对滞后的不足;继而提出了一种ucosφ轨迹穿区识别算法,在不增加量测的基础上构成ucosφ复合判据,进一步提高了失稳判别的可靠性;最后结合南方电网暂态稳定特性,设计了南方电网区域暂态失稳预警方案,综合广域多站点的ucosφ轨迹积分运算和穿区识别结果实时评估系统的暂态稳定性。仿真表明,所提判据与方案能更加快速、准确地识别系统暂态失稳,为电网严重故障后的紧急控制提供基础。     

基于受扰电压轨迹的电力系统暂态失稳判别：（二）算例分析

在基于受扰电压轨迹的暂态失稳判别方法的基础上,探讨了广域监测方案设计及暂态失稳门槛值设定方法,并进一步分析了所述方法在实际应用过程中的适用性与可行性。对IEEE 39节点系统与南方电网实际系统进行了仿真研究,包括节点电压脆弱性分析、电压观测方案设计、不同故障下的暂态稳定性判别。结果表明,本文方法相比常规方法,能够更加快速而有效地识别系统暂态失稳,工程可实施性强,可用于不健全的广域量测环境。     

电力系统暂态稳定时域仿真快速终止算法研究

针对传统时域仿真法分析暂态稳定性速度慢,且不能提供稳定程度信息的问题,提出一种基于相轨迹凹凸性的时域仿真快速终止算法。在分析了相轨迹凹凸性在系统暂态过程中的变化特征的基础上,由轨迹几何特征定义了系统的暂态稳定裕度指标。依据逐步时域仿真获取的轨迹信息,使用该指标评估系统后续摇摆的稳定性。对于后续摇摆稳定、不稳定的情况可提前终止仿真,对于尚不能确定后续摇摆稳定性的事件则继续仿真,直到满足稳定裕度指标要求或达到积分终止条件。通过IEEE 39节点10机系统仿真验证了所提算法的快速性和可靠性,对于提高暂态稳定分析效率具有很好的工程实用价值。     

基于暂态能量裕度灵敏度计及暂态稳定约束的优化潮流计算

提出了一种基于暂态能量裕度灵敏度的含有暂态稳定约束的优化潮流算法.它用时域仿真法对系统进行暂态稳定分析,提前滤除不失稳故障,并结合混合法计算失稳故障的能量裕度.依据最严重故障的能量裕度与发电机有功出力变化量的近似线性关系及能量裕度对发电机有功出力的灵敏度来调整发电机的有功出力.在计算程序中充分运用变步长搜索策略提高了计算效率,对考虑多个预想故障的含有暂态稳定约束的优化潮流问题具有良好的全局收敛性.最后通过IEEE 30节点系统和IEEE 57节点系统验证了该方法的有效性.     

利用发电机转速实时识别两群暂态功角失稳EI北大核心CSCD

针对特高压直流配套电源存在的两群暂态失稳问题,提出了一种基于发电机转速数据识别暂态功角稳定性的新方法。首先,在单机无穷大系统中发现了暂态功角失稳时发电机转速的特征,并证明该特征与暂态失稳的严格对应关系,提出了易于工程实现的失稳判据;然后,基于互补群惯量中心变换,将该失稳判据用于识别多机系统的两群失稳模式。在实际大电网中对所提方法进行测试,结果表明,该方法能够有效甄别暂态功角失稳,具备量测信息少、计算简便快速的优点。     

基于相轨迹凹凸性的暂态不稳定性判别方法的分析比较

基于相轨迹凹凸性的暂态不稳定性判别与控制是近年来发展的新理论方法,有望应用于基于同步相量测量单元(PMU)信息的电力系统紧急控制。强调了该方法应用于多机系统时实时分群聚合的关键技术步骤以及正确使用相轨迹分段的必要性,分析了相关文献在应用该方法的过程中出现的问题,进一步对理解和应用该方法时的注意事项进行了详细深入的阐述。     

基于电压时间序列的电力系统暂态电压稳定分析

基于实时获取的广域测量信息,提出一种利用机端电压幅值偏差序列的最大Lyapunov指数指标（LLE）与机端电压幅值序列相结合的暂态电压稳定判别方法。基于无需系统模型的LLE计算方法,建立LLE与机端电压幅值偏差序列的数学关系,根据最大Lyapunov指数曲线运动的轨迹特征,以及机端电压幅值变化率-电压幅值偏差（[Vmagcr-ΔVmag]）特性曲线的运动趋势,提出一种基于LLE与机端电压幅值偏差率的暂态电压稳定判据。针对多机系统,本文提出基于临界机组对的暂态电压稳定判别方法。将本文所提方法在IEEE10机     

基于广域轨迹信息的多机系统暂态不稳定性快速预测方法

广域动态信息系统的建设和同步相量测量技术的发展为实时监视和预测电力系统暂态稳定性奠定了物质基础,采用广域动态轨迹信息协调决策全网紧急控制措施的实施会大大提高控制措施的正确性和有效性。文章提出了一种基于轨迹几何特征识别多机系统暂态不稳定性的方法,并利用结构保持模型下的暂态能量函数分析了所提方法的正确性。算例结果表明该方法具有较高的可靠性和较少的计算量,对系统模型参数有较强的鲁棒性,有望用作基于新一代广域测量系统(WAMS)的暂态稳定紧急控制的启动判据。     

基于支持向量机和长短期记忆网络的暂态功角稳定预测方法

为实现暂态功角稳定性及功角轨迹的预测,提出一种支持向量机(SVM)与长短期记忆(LSTM)网络相结合的预测方法。根据系统动态特性构造暂态特征变量,采用SVM训练暂态稳定性分类器,对暂态稳定进行初步评估;利用LSTM网络对分类器评估的失稳样本进行发电机功角轨迹预测,提前发现失稳机组,减少误判样本数。通过IEEE 10机39节点系统产生训练样本并对所提方法进行测试,结果验证了所提方法的快速性和精确性。     

基于响应轨迹最大李雅普诺夫指数动态特征的暂态稳定在线监测

基于非线性动态系统最大李雅普诺夫指数(LLE)稳定性判别理论,研究无需系统模型的电力系统暂态功角稳定性在线监测方法。提出一种改进LLE估算法,并利用该方法分析发电机相对功角响应轨迹LLE的典型动态特征及关键特性,在此基础上提出基于响应轨迹LLE动态特征的暂态稳定性监测方法。针对实际中不完备的相量测量单元(PMU)配置问题,提出基于临界机组对的暂态稳定性在线监测方案,以节省计算成本并加快稳定性监测。IEEE 10机39节点系统仿真结果验证了所提方案的有效性。     

基于感应电动机的暂态电压稳定判据的研究

提出一种负荷采用感应电动机模型时的暂态电压稳定的判断方法.该判据通过比较扰动后感应电动机电磁转矩和机械转矩以及转差的变化情况来判断负荷的稳定性,以系统的最大传输功率与负荷功率需求的关系来确定负荷失稳是否会导致暂态电压失稳.以单机单负荷系统和IEEE39节点系统为例,用MATLAB软件进行仿真分析,仿真结果验证了所提出的方法的准确性.     

基于失稳机理分析的暂态电压稳定性量化指标

在暂态过程中，当负荷母线电压值进入由系统特性和负荷特性决定的不稳定区时，会发生电压失稳。在单机单负荷系统模型中，证明同一系统静态P-V曲线和V-Q曲线的临界点具有一致性，基于动态跟踪系统特性变化的技术路线提出暂态潮流断面P-V曲线分析法，并给出暂态电压稳定性量化指标的计算方法和相应的稳定性判据。在多机系统中，虽然通常需要将所提方法与临界电压或戴维南等值电路的动态跟踪计算相结合才能应用，但也存在无需系统等值而直接应用基于单机模型的计算公式的场景。通过算例对暂态电压失稳机理、常规工程经验指标的局限性、所提指标和稳定性判据的有效性进行验证。     

基于稳定域边界二次近似的故障临界切除时间估计

基于故障后电力系统稳定域边界的二次近似来估计临界切除时间。在计算中,通过二次项系数矩阵分块来降维计算二次项系数,大大降低了二次项系数的计算量。临界切除时间由持续故障轨迹和主导不稳定平衡点(CUEP)所决定的稳定域边界二次近似的交点确定。在IEEE3机9节点系统和新英格兰10机39节点系统中的仿真表明了该方法的有效性,特别是对非发电机节点故障临界切除时间的估计精度较高,能够满足工程要求。     

Power system transient stability assessment based on quadratic approximation of stability region

This paper presents an approach to estimate the critical clearing time (CCT) of the multi-machine power systems based on the quadratic surface which approximates the boundary of stability region relating to the controlling unstable equilibrium point. While obtaining the coefficient matrix of the second order term of the quadratic approximation, we partition the coefficient matrix into four blocks to reduce the computation burden. The CCT is estimated by the crossing point of the quadratic approximation and the continuous faulted trajectory. Simulations in IEEE 9-bus and New England system show the effectiveness of the proposed approach.