电力系统暂态稳定分析的能量函数方法

暂态能量函数方法作为一种电力系统在线暂态稳定评定与控制的方法已成为当今电力系统中的一个重要研究领域。本较为全面地介绍了暂态能量函数方法的研究现状与发展趋势，包括函数构造、稳定域的估计方法和在动态安全分析与稳定控制方面的应用，并提出了有待进一研究的问题。     

电力系统微分代数模型的奇异性和多能量函数面

研究了电力系统微分代数模型的奇异性和定义在约束流形上的能量函数面等，将抽象的概念在简单的2机单负荷3节点系统中以图形形象地说明，考察了该系统在恒功率负荷模型和一种动态负荷模型下的代数约束曲面、奇异点、多能量函数面、平衡点等随系统负载的变化情况。采用小扰动稳定性分析法、结构保持能量函数法和时域仿真法证实了该小系统在恒功率负荷模型下存在非正常运行点的稳定平衡点，并解释了一般时域仿真法不能处理该平衡点的原因。所得研究成果揭示了微分代数模型与奇异扰动模型的本质区别、奇异性与系统模型和系统负载的联系、结构保持能量函数法可能具有的内在保守性等，这对深入理解电力系统微分代数方程模型的拓扑结构、结构保持能量函数法和暂态电压稳定及其与功角稳定的关系具有一定的价值。     

暂态能量函数法在区域电网中的应用研究

现代电力系统的规模不断扩大、特高压项目逐步建成,电力系统日趋复杂,因此,系统运行更加接近稳定极限状态,安全稳定性问题日趋严重.本文提出了一种基于区域等值系统模型的暂态能量函数,利用该能量函数法可以计算暂态能量、临界能量,判断机组失稳与否.并应用此方法对8机36节点系统进行了暂态稳定性分析,最后结合PSASP仿真验证了该方法的有效性.     

基于半张量理论的电力系统稳定域边界逼近: （二）应用

电力系统稳定域边界的逼近一直是应用能量函数方法分析电力系统暂态稳定的难点.采用能量函数方法所应用的电力系统数学模型,基于半张量理论所给出的电力系统稳定域边界逼近算法,文中分别对单机无穷大系统及IEEE 3机9节点标准测试系统的稳定域边界进行逼近,并依据近似的稳定域边界估计了临界切除时间.通过对近似稳定域边界的可视化及与传统的等能量函数曲线稳定域边界的对比,充分显示近似稳定域边界提高了直接法分析电力系统暂态稳定的精度.进一步指出了应用半张量方法逼近电力系统稳定域边界仍需深入研究的问题.     

对应用暂态能量函数法分析电力系统暂态稳定性的评价

基于李雅普诺夫稳定理论,对用于电力系统暂态稳定分析的暂态能量函数法进行了分析,认为可定量分析和快速性是其独特优势,不可靠性是其局限性,提出了暂态能量函数法用于非自治系统所必须满足的条件,包括用临界轨迹确定临界能量,以及用临界轨迹得到的切除时间确定故障清除后的稳定平衡点等,尽管目前暂态能量函数法只作为电力系统暂态稳定分析的辅助工具,但如何提高它的可靠性并将其应用到非自治系统仍是有待深入研究的课题。     

交直流混联系统的能量函数构造方法综述与探究

能量函数法是对电力系统进行暂态稳定分析的有效方法。如何运用能量函数法对交直流混联系统进行暂态稳定分析一直是一个重要研究方向。交直流系统能量函数的构造是应用该方法的关键。该文从交直流系统模型与能量函数构造方法两个角度出发,综述近年来在交直流系统能量函数构造方面的研究成果,针对现有能量函数无法准确反映交流系统与直流系统之间交互动态的不足,说明需要构造考虑直流动态且计及换流母线交流电压变化的交直流系统结构保持能量函数。进一步,基于变量拟合法探究交直流系统能量函数的构造方法,并阐明构造过程中的技术瓶颈。     

电力系统暂态稳定域近似边界可信域及其扩展

电力系统稳定域边界的逼近一直是应用直接法进行电力系统暂态稳定分析的难点。该文给出一种基于可信域和暂态能量函数的边界近似方法,该方法利用特征不变流形(characteristic invariant manifolds,CIMs)确定的可信域和其边界上故障轨迹相关方向处暂态能量函数常值能量面的并集确定近似边界。采用该方法对WSCC4机11节点标准测试系统稳定域边界进行逼近,并依据近似稳定域边界估计临界清除时间。通过对采用纯多项式近似的边界及与采用纯能量函数近似边界的比较,表明该方法即排除了多项式近似边界收敛域外的不确定性,又在很大程度上克服了传统能量函数近似边界的保守性,提高了直接法分析电力系统暂态稳定的精度。     

一种基于故障轨迹的暂态能量裕度计算方法

基于系统故障轨迹求取系统暂态能量裕度可以解决暂态能量函数法的模型适应性问题,在电力系统暂态稳定评估中具有重要意义。深入研究了去掉线性路径假设导致的部分区间内无法沿故障轨迹计算暂态势能的问题,并提出以故障清除时刻为暂态势能参考点和补偿裕度的概念,给出了一种沿故障轨迹的暂态能量裕度计算方法。仿真计算表明了该方法的有效性。     

一种基于故障轨迹的暂态能量裕度计算方法

基于系统故障轨迹求取系统暂态能量裕度可以解决暂态能量函数法的模型适应性问题,在电力系统暂态稳定评估中具有重要意义.深入研究了去掉线性路径假设导致的部分区间内无法沿故障轨迹计算暂态势能的问题,并提出以故障清除时刻为暂态势能参考点和补偿裕度的概念,给出了一种沿故障轨迹的暂态能量裕度计算方法.仿真计算表明了该方法的有效性.     

不可积项和临界能量——关于暂态能量函数的几点注释

由于电力系统的非自治性，暂态稳定分析用的能量函数不可能完全满足李雅普诺夫函数的定义条件。为了求取临界能量值，所有能量函数型的直接法都需要对系统轨迹作出某种近拟假设。显然，不同的假设造成了不同的特性。本文从这个新的观点来归纳、比较了具有代表性的RUEP法、PEBS法、加速度法 、结构保持模型、时间尺度解耦法及EEAC等直接法。本文还进一步分析了 这些方法在复杂模型下可能的表现和开发的前景。     

考虑稳定控制措施的归一化能量函数在河南电网暂态稳定性评估中的应用

介绍考虑稳定控制措施后的归一化能量函数在河南电网暂态稳定性分析中的应用。通过归一化转子运动方程，定义了稳定控制措施投入后的归一化能量函数使之适用于在故障后系统惯性中心和运行发电机数目发生变化的情况下进行电力系统暂态稳定性评估，并在此基础上提出考虑稳定控制措施的稳定裕度分析策略。通过在河南省网暂态评估中的应用说明策略的有效性。     

基于投影能量函数和Pin-SVM的电力系统暂态稳定评估

提出一种基于Pin-SVM的电力系统暂态稳定评估方法。首先,采用系统指标(如平均机械功率、初始加速度和系统冲击等)和投影能量函数指标(如投影角速度、投影角加速度和投影动能PKE)构建暂态稳定指标的原始特征集,通过最大相关最小冗余特征选择方法对暂态指标集进行特征压缩,寻找对电网暂态变化敏感度高的特征子集;然后,基于Pin-SVM思想将特征子集映射到高维空间,实现非线性暂态稳定评估问题的线性转换,进而引入分位数改变系统稳定类与不稳定类之间的最近点位置,将暂态稳定分类问题转换为在Pin-SVM中寻找最优分位数距离问题,以减小边界干扰样本的影响,提高电力系统暂态评估方法的评估准确率和稳定性。最后,以IEEE-39节点系统、IEEE-145节点系统和某实际算例进行仿真计算,计算结果验证了该方法的有效性和准确性。     

投影能量函数在天津电网在线安全分析的应用

介绍了投影能量函数理论在天津电网在线安全分析系统中的应用.利用投影变换,将复杂的故障后电力系统动态过程转化为相点在一维空间中的简单运动进行研究.通过研究故障后系统最小投影动能与失稳发电机组有功出力之间的关系,提出一种计算暂态稳定约束下发电极限的方法.该方法已应用于天津电网在线安全分析系统中,对有危害故障提供预防控制调整方案.在华北2007年方式计算电网上的分析结果表明了该算法的有效性.     

提升电力系统稳定性的新能源发电场同步电机对并网技术

环境问题是一个全球性问题。解决环境问题的根本途径是大力发展清洁能源。构建全球能源互联网有利于平抑可再生能源波动，促进清洁能源发展。在高渗透率新能源的电网中还存在各种电力系统的稳定性问题。为解决这些稳定性问题，提出了同步电机对（motor-generatorpair，MGP）的设想和技术，并对其进行了理论和实验研究。先进行MGP的小干扰稳定性和暂态稳定性理论研究，发现MGP的阻尼二倍于单个同步机系统。再对MGP系统进行了实验研究，实验结果表明，MGP系统可以稳定运行。进一步实验结果还表明，MGP系统可以对电力电子逆变器产生的谐波起到滤除效果。最后总结MGP的技术优势和可能的应用场景。     

基于支路势能法的电力系统暂态稳定性研究

电力需求紧张和大区间的电网互联,使得大扰动下电力系统的暂态稳定问题备受关注.暂态稳定分析目前最常用的方法仍是时域仿真法,而基于Lyapunov函数的能量函数法则为暂稳分析提供了新的途径.能量函数法是有效的暂态稳定性分析方法,由经典模型到结构保持模型、由全局能量函数到局部能量函数的改进使得该方法的精确性和实用性逐步增强.鉴此,对暂态稳定性分析的支路势能法在大系统上进行了研究和分析,提出了详细模型下的支路势能的表达式,并在UK20机100节点大系统上对其表征参数及多摆现象进行了验证.结果表明,支路势能法的稳定性指标能够准确地反映出系统的暂态稳定性水平,并具有良好的适应性.     

高比例新能源电网新能源功率优化分配方法

大规模新能源接入弱交流电网,易发生暂态过电压、锁相同步稳定等问题,为新能源充分利用带来难题。对此,探究了新能源接入系统稳定水平影响因素,利用新能源短路比指标作为系统电压强度的量化评估依据,推导出短路比对新能源发电功率的灵敏度,综合考虑系统平均短路比和最低点短路比灵敏度,构建了新能源短路比综合灵敏度指标,提出一种基于等综合灵敏度准则的新能源发电功率优化分配控制方法。基于该方法对新能源发电功率进行优化控制,实现了在确保系统安全稳定基础上的可再生能源充分利用,最后基于西北某新能源集中送出系统为算例进行分析,验证了所提方法的可行性和有效性。     

定义于输出轨迹的网络暂态能量函数

建立了计及输电线路暂态能量的网络暂态能量函数。分析支路暂态能量的变化规律,从系统 动态的角度研究支路暂态能量变化对系统暂态稳定性及网络参数和运行参数的影响。指出所 有支路中分担暂态能量最大的支路或割集是对系统暂态稳定性影响最为关键的输电环节,系 统的暂态稳定性取决于该环节的强壮程度。仿真算例进一步验证了分析结果的正确性。     

风光储系统接入电网优化控制策略研究

风能和太阳能作为主要的清洁能源,受到了人们越来越多的关注。然而这类能源的波动性和间歇性,对其并网产生了很大的影响。主要针对典型风光储系统提出了一种基于模型预测的控制策略,通过优化分配风能、太阳能、电池储能的功能比例,可以在一定程度上解决由于天气突变带来的能量波动,甚至间歇问题,从而提高系统的稳定性。     

改善接入系统同步稳定性的变速风电机组控制

为了改善风电接入系统的同步稳定性,采用基于能量守恒的方法构造含有风电机组的电力系统能量存储函数,以此为基础设计提高风电接入系统动态特性的双馈风力发电机控制策略,并分析了机组运行约束对控制效果的影响。控制方案利用变速风电机组特性,通过改变风机转速消除系统故障期间的不平衡能量,有效抑制系统同步机振荡。针对双馈感应型风场接入系统,在DIgSILENT/Power Factory中进行了仿真研究,仿真结果表明,不同系统运行方式下控制方案在有效改善风电接入系统同步稳定性的同时不会恶化系统电压稳定特性。