基于动态安全域的电力系统安全概率评估模型

针对电力系统安全性问题特性,提出一种基于动态安全域的安全概率评估模型。模型核心是不安全概率指标,并通过该指标来表征各电力元件以及整个电力系统的安全性状况。概率方法的引入,使得模型不仅计及系统中各种主要的不确定性因素,而且对系统的安全状况进行了定量的描述。动态安全域理论大大降低了安全概率评估的计算量,使得该模型具有实用性。评估结果可以用于指导运行人员在安全控制中制定正确的决策。用新英格兰10机39节点系统(New England 10-generator 39-bussystem)对该模型做了验证。     

电力系统动态仿真中参数不确定性影响的评估

电力系统仿真模型中存在不确定参数,动态仿真结果的可信度因此受到影响.基于暂态稳定约束最优潮流,提出一种评估参数不确定性情况下动态仿真结果可信度的方法.通过构造一组非线性优化问题,确定参考系统中待评估变量动态性能的边界轨迹,以此作为评估参数不确定性情况下动态仿真结果可信度的依据.运用连续线性规划方法求解这组优化问题,所提出的评估方法的有效性在IEEE 9节点系统和IEEE 39节点系统上得到了验证.     

基于混合动态仿真的发电机组模型有效性评估

发电机组是决定电力系统动态行为特征的关键设备,其数学模型及参数是否有效将直接影响系统动态仿真结果,所以对机组仿真模型的有效性评估显得尤为重要.近年来提出的基于相量测量单元(PMU)数据的混合动态仿真,为电力系统元件的模型验证提供了新思路.文中提出发电机组仿真模型有效性评估方法,利用理想电压源法实现混合动态仿真,并结合残...     

随机激励下系统频率动态安全性量化评估及半解析分析

随着大规模可再生能源与电动汽车等的接入,电力系统中随机激励的类型逐渐增加、强度逐渐增强,系统频率的动态安全问题引起人们的关注。该文首先提出了域内概率(系统频率在安全允许范围内的概率)作为随机激励对系统频率动态安全性影响的量化评估指标。基于后向Kolmogorov方程,提出了可以快速求解域内概率的半解析法。最后通过仿真对比蒙特卡洛法与半解析法,验证了所提方法的有效性和快速性。该文从随机微分方程角度,揭示随机激励对系统频率动态安全性的影响机理,为随机激励下系统动态频率的分析提供新的方法。     

应用界标分界法的电力系统动态仿真准确度评估

动态仿真在电力系统分析方面已得到了广泛的应用,成为系统设计、运行不可缺少的工具;仿真的准确度直接决定了系统运行的安全性和经济性。针对现有仿真准确度评估方法的不足,综合了界标分界法与直接距离法,提出了基于形状相似度和数值相似度2个指标的电力系统仿真准确度的评估方法。该方法克服了在噪声干扰情况下应用规范系数法求解形状相似度时评估结果失真的问题,其评估结果可为使用人员进行模型修正提供参考依据。结合2004年某地区大扰动试验的实测数据及使用不同负荷模型进行后验仿真的计算结果,进行了算例分析,验证了该评估方法的可行性。     

基于轨迹灵敏度的电力系统暂态稳定性定量评估

轨迹灵敏度是定量描述参数对动态系统行为影响的数学工具,蕴含了丰富的系统动态信息。分析了功角相对于故障切除时间的灵敏度与电力系统暂态稳定程度之间的关系,在惯性中心(COI)坐标系下,建立了定量评估发电机暂态稳定程度和全系统暂态稳定程度的指标体系。通过对单机无穷大(SMIB)系统和New England10机39节点系统的算例分析,结果验证了所提指标的单调性和有效性。将基于轨迹灵敏度的稳定评价指标与轨迹分析方法所提出的稳定指标相比较,结果表明评估电力系统暂态稳定性的指标仅需一次仿真计算即可准确评估发电机和全系统的暂态稳定性,无需建立能量函数、计算更为简捷,具有较好的应用价值。     

基于有效惯量分布的电力系统惯量不足概率评估

高比例可再生能源和高比例电力电子设备(即“双高”)接入电网将打破传统的电力系统惯量支撑局面,削弱系统惯量水平的同时带来运行安全隐患。针对机组强迫停运对电力系统惯量水平的影响,提出一种基于有效惯量分布的电力系统惯量不足概率评估方法。通过构建考虑惯量支撑机组强迫停运率的有效惯量模型,在求取系统惯量评估参考值和源运行状态的基础上,利用半不变量法和Gram-Charlier级数展开获取有效惯量概率分布曲线,进而定义系统惯量不足概率指标,最终完成评估周期内系统惯量安全的动态评估。基于改进IEEE 39节点测试系统进行仿真,结果验证了所提方法的有效性。     

一种基于脆弱性指标的电力系统动态安全评估模式

为了实现有效的电力系统动态安全评估目标,提出了一种基于脆弱性评估指标的电力系统动态安全评估模式。该评估模式基于系统非故障潮流状态运用三类脆弱性指标来评估电力系统的动态安全,即求取电力系统在非故障潮流变化过程中的脆弱支路集合;评价系统在任一潮流状态下经受故障冲击的脆弱程度指标;评价系统在当前潮流状态下发生连锁故障的可能路径集合及其发生概率。文章对此三类脆弱性指标的建立进行了初步探讨。在该评估模式中,系统当前的潮流状态通过广域测量得到,这可以充分发挥广域测量技术的特点,使得动态安全评估能够反映系统的实际场景,同时,本评估模式依据系统非故障潮流状态中评价系统在当前运行场景下的脆弱性,及早地发现电力系统存在的问题,可为运行人员提前消除危机提供分析依据,因而具有一定的应用前景。     

基于充分性和安全性的电力系统运行状态分析和量化评价

对于包括发电系统和输电系统在内的组合电力系统，传统的概率可靠性评估方法虽可计算各种停电指标，但不能反映系统的相对安全水平和安全裕度。该文在电力系统的静态和动态安全性能综合评估算法的基础上，分析了系统各种运行状态的原因、后果及持续时间，在对现有电力系统运行状态划分方法进行分析比较后，提出了新的系统状态定义框架、状态分析的数学模型及状态风险指标定义。文中所定义的系统状态兼顾了电力系统的静态和动态性能、故障原因和故障后果，可分别计算出各计算模块相应的状态指标，为分析和找出制约系统安全性和可靠性的主要因素奠定了基础。     

基于XGBoost的电力系统动态频率响应曲线预测方法

针对少量稀疏样本下大规模电力系统频率稳定高效评估的难题，提出了一种基于极限梯度提升(extreme gradient boosting, XGBoost)的系统动态频率响应曲线预测方法。采用串行集成的多棵回归树，精细化挖掘输入特征与动态频率响应之间的非线性映射关系；将敏感因子引入损失函数以在训练过程中降低样本分布差异带来的影响，并基于粒子群优化(particle swarm optimization, PSO)实现对XGBoost超参数的自动调优。该方法不仅可以快速输出最大频率变化率、频率极值、准稳态频率等典型指标，还能实现扰动事件下系统惯性中心频率响应曲线的预测。基于某实际电网数据开展了算例测试，与时域仿真、浅层神经网络、深度学习等方法所得结果进行比较，验证了所提方法的优势。     

三相电压型PWM整流器的级联式非线性PI控制

该文以同步旋转坐标系模型为基础，设计了三相电压型PWM整流器的级联式非线性PI控制器。采用双环结构，用三个非线性PI环节实现了对整流器直流电压与功率因数的高性能控制。以误差的非线性函数与传统PI环节构成的级联式控制器，既提高了系统响应的快速性，又增强了抗扰能力，同时计算简单易于实现。与传统PI控制器的仿真对比表明该方法能够明显改善系统的动态性能，而实验结果也验证了非线性PI控制器的优良性能。     

Load modeling for wide area power system

The electrical loads have significant impacts on the dynamic performances of the wide area power system, and the dynamic behaviors of the power system can not be reproduced by the simulation system, unless the electrical load was modeled accurately. In the previous load modeling, the dynamics of the electrical load itself is of concern. Using such load models, the satisfied dynamic behaviors of the wide area power system can not be obtained by simulation. In this paper, a system-wide load modeling strategy is proposed. The electrical loads are firstly classified into a few categories using the component based load modeling method. According to the problems studied, the output variables of the power system are selected, and the objective function is constructed using the data from Wide Area Measurement System (WAMS). The trajectory sensitivities of the load model parameters with respect to the output variables are analyzed. Based on which, the key parameters playing important roles on dynamics of the power system are identified and included in further parameter estimation. The load models for the wide area power system are built simultaneously, and the system-wide load modeling method is implemented on the IEEE 39-bus system to evaluate its effectiveness.     

A Method to Control the Interphase Power Controller with Common DC Bus

Increasing number of interconnections at a power system network raises the short circuit current levels and may cause to replace part of protecting equipment. The interphase power controller (IPC) is capable to control the power flow and to limit the short circuit current. This paper presents a control method for the IPC with common DC bus which is an alternative to phase-shifting transformers. The model of a common DC bus IPC is developed in d-q frame and based on it a control system is proposed to regulate the active power flow. The utilized structure has more flexibility in controlling the power system compared to previously proposed IPCs which are based on static synchronous series compensator. An experimental setup based on cascaded H-bridge converters has also been implemented to verify the proposed control method. Both the simulation and experimental results confirm the ability of common DC bus IPC with the proposed control method in power flow control and short circuit current limitation.     

Linearization threshold condition and stability analysis of a stochastic dynamic model of one-machine infinite-bus (OMIB) power systems

With the increase in the proportion of multiple renewable energy sources, power electronics equipment and new loads, power systems are gradually evolving towards the integration of multi-energy, multi-network and multi-subject affected by more stochastic excitation with greater intensity. There is a problem of establishing an effective stochastic dynamic model and algorithm under different stochastic excitation intensities. A Milstein-Euler predictor-corrector method for a nonlinear and linearized stochastic dynamic model of a power system is constructed to numerically discretize the models. The optimal threshold model of stochastic excitation intensity for linearizing the nonlinear stochastic dynamic model is proposed to obtain the corresponding linearization threshold condition. The simulation results of one-machine infinite-bus (OMIB) systems show the correctness and rationality of the predictor-corrector method and the linearization threshold condition for the power system stochastic dynamic model. This study provides a reference for stochastic modelling and efficient simulation of power systems with multiple stochastic excitations and has important application value for stability judgment and security evaluation.     

含统一潮流控制器装置的电力系统动态混合仿真接口算法研究

提出了一种新的含UPFC装置的电力系统动态混合仿真接口算法，算法中对UPFC采用动态相量建模，对电力系统网络则采用成熟的机电暂态仿真。仿真中UPFC并联侧采用定交流母线电压控制和定直流电容电压控制，串联侧采用定线路潮流控制。文中推导了UPFC的动态相量模型，讨论了与网络机电暂态模型的接口算法。研究分析和算例仿真表明：使用动态相量建模可精确地仿真UPFC的电磁暂态（EMT）过程，且仿真速度快；文中所提混合仿真方案能保证较快的仿真速度和优良的仿真精度，具有较好的收敛性，且可用于含UPFC等FACTS装置的系统发生不对称故障时的暂态稳定分析。     

基于轨迹分析的互联电网频率动态特性及低频减载的优化

随着电网互联的发展,传统的单机带集中负荷模型已经不能适应现代电网频率动态特性分析的要求.本文提出了一种将多机系统仿真轨迹通过惯量中心变换映射到单机系统上进行频率动态分析的方法.该方法既发挥了数值积分方法可以提供任意复杂模型的准确时域解的优势,又可以利用单机模型中成熟的理论和相应参数进行定量分析.应用上述方法研究了广东电网频率动态特性,分析了不同地区电网结构差异性,不同时间的运行方式差异性对频率动态特性的影响,提出了既适应全网频率特性要求又考虑地区电网频率差异的低频减载方案.最后,对上述传统方案和优化后方案进行仿真对比,结果证明了该方法的优越性.     

基于高频隔离的负序级联式补偿电路拓扑

提出了一种可以级联应用于高压场合的负序电流补偿电路拓扑。此电路通过内部相互耦合的高频隔离变压器进行负序能量交换,实现了对于三相四线制或者三相三线制中不平衡电流的补偿。这种拓扑克服了传统按照星型连接的电压型H桥级联构成的APF应用于高压系统中无法进行负序电流补偿的缺点,实现了相间能量交换,并且能够在单级和多级级联后均可进行无功,谐波和负序电流的补偿。系统通过三绕组变压器降低了直流侧电容电压的二次脉动,减小了所需电容量。文章通过对两级级联系统的仿真,证实了电路拓扑的可行性,所构建的小功率实验平台进一步验证了所提出方案的有效性。     

Analysis of voltage stability uncertainty using stochastic response surface method related to wind farm correlation

Wind speed follows the Weibull probability distribution and wind power can have a significant influence on power system voltage stability. In order to research the influence of wind plant correlation on power system voltage stability, in this paper, the stochastic response surface method (SRSM) is applied to voltage stability analysis to establish the polynomial relationship between the random input and the output response. The Kendall rank correlation coefficient is selected to measure the correlation between wind farms, and the joint probability distribution of wind farms is calculated by Copula function. A dynamic system that includes system node voltages is established. The composite matrix spectral radius of the dynamic system is used as the output of the SRSM, whereas the wind speed is used as the input based on wind farm correlation. The proposed method is compared with the traditional Monte Carlo (MC) method, and the effectiveness and accuracy of the proposed approach is verified using the IEEE 24-bus system and the EPRI 36-bus system. The simulation results also indicate that the consideration of wind farm correlation can more accurately reflect the system stability.     

应用模糊集理论识别电力系统振荡中不对称故障的新方法

根据电力系统振荡和短路所呈现出的不同特征,以模分量、三相及零序电流大小为依据,提出了一种基于模糊集理论的识别振荡中发生不对称故障的新方法,并给出了相应的模糊数学模型.动模实验和Matlab仿真计算结果验证了该方法的有效性和可靠性.     

综合考虑可靠性因素的电网规划新方法

电网能否稳定运行的关键在于网架结构,坚强的网架结构来源于合理的电网规划.文章提出了一种将电网的可靠性指标转化为经济性指标,并将其作为目标函数一部分的电网规划新方法.该方法将缺电成本划分为静态和动态成本两部分,使得电网规划的数学模型更加完善,体现更广泛的社会效益,客观上有利于电网防灾.