求解电力系统动态安全域的改进解析法

电力系统动态安全域是电力系统安全性研究的重要方面,其解析法求解速度很快,但误差较大。大量计算发现,解析法求得的安全域边界超平面系数和传统的拟合法求得的系数之间有较强的相关性,据此提出了求解电力系统动态安全域的改进解析法。首先在一个临界注入点处通过解析法计算得到一组平面系数,然后根据相关性和其它临界注入点的安全性信息,得到该组系数与真实值之间的偏移值,最后得到该系数的改进值。该方法在保留解析法快速性特点的基础上,显著减小了计算误差。用新英格兰10机39节点系统算例进行验证,最大误差由改进前的4.08%减小到0.50%,表明所提方法是有效的。     

基于Taylor级数轨迹灵敏度的动态安全域求解

动态安全域(DSR)是电力系统稳定分析的重要内容,实用动态安全域(PDSR)由描述各节点注入功率上、下限的垂直于坐标轴的超平面和描述暂态稳定性临界点的超平面围成。结合轨迹灵敏度法和高阶Taylor技术,推导轨迹灵敏度的高阶Taylor级数递推求解形式。基于势能界面(PEBS)法和高阶Taylor级数轨迹灵敏度技术,快速有效地计算能量裕度灵敏度,从而迭代求解临界功率注入点。利用临界功率点的能量裕度灵敏度数值,求解电力系统有功功率注入空间上的PDSR。New England 10机39节点系统的仿真结果验证了所提方法的有效性。     

基于实用动态安全域的多小水电群送出能力协调优化

为提高多个小水电群的协调送出能力,提出了一种基于实用动态安全域的多小水电群送出能力协调优化方法。该方法将多小水电群送出能力协调优化问题描述为临界超平面约束条件下的小水电群机组有功功率注入增量最优的线性规划问题,并提出了临界超平面方程系数的改进求解方法以及临界超平面方程空间的降维方法以简化问题的求解。将该方法应用到云南电网滇西地区的保山、怒江和迪庆小水电群中,计算结果证明了该方法的可行性及有效性。     

基于WAMS的等值OMIB系统暂态稳定预测

应用扩展等面积法(EEAC)将系统中所有发电机划分为两个机群,等值并简化为单机无穷大(OMIB)系统,通过等面积定则预测系统的暂态稳定性。利用范数理论计算各发电机之间的空间距离,提出一种分群指标。通过分析调速器和原动机模型,得到机械功率的预测模型,以此预测机械功率的变化,突破假定机械功率不变的限制。通过对CEPRI-36系统算例,验证所提出预测方法的可行性。     

基于输出反馈的同步发电机非线性鲁棒励磁控制

对一种适用于一般结构多输入多输出非线性系统的鲁棒输出反馈控制理论进行改进,扩展了其应用范围。针对单机无穷大系统,以发电机的角速度、机端电压及有功功率作为输出反馈信号,建立系统的可观测映射,推导出可观测域,并基于改进理论设计出非线性鲁棒输出反馈励磁控制器。该控制器无需测量发电机的转子角与暂态电势,实施方式简单。仿真结果表明该控制器对扰动有很好的抑制效果。     

基于能量函数法的电网暂态稳定性分析

为将能量函数更好地应用于工程实践,提出了一种适用于暂态稳定分析的具有良好精度的动态实用模型。该模型通过区域等值构造2机等值系统后,利用转子加速度方程得到等效单机无穷大系统。基于此模型构造等效暂态能量函数,求解新的稳定平衡点后计算出临界能量。通过暂态能量与临界能量的比较以及稳定域2种方式可判断系统稳定性,并通过PSASP...     

基于相轨迹分析的实用动态安全域构建方法

随着广域量测系统的广泛应用,出现了基于相轨迹分析的暂态稳定性判别方法,由此提出了一种基于相轨迹的实用动态安全域(practical dynamic security region,PDSR)快速构建技术。以单机无穷大系统为例展示了相轨迹灵敏度比传统功角灵敏度具有更好的线性拟合效果,并将其推广应用于多机系统。基于相轨迹的判稳分界函数,通过分析注入空间参数改变时发电机功角与角速度的变化情况,识别影响系统稳定性的主导失稳机组。进而,根据判稳分界函数和注入空间参数改变量之间的灵敏度关系,围绕主导失稳临界点构建实用动态安全域。文中提出方法的有效性在新英格兰10机39节点系统中得到了验证,分析表明该方法利用功角和角速度组成的相轨迹数据,在计算的快速性、适用性等方面具有良好的应用前景。     

基于机组同调性的电力系统动态安全域改进解析法

大量仿真结果表明实用解析法求得的动态安全域(DSR)边界超平面系数的误差与机组同调性间有强相关性,据此提出基于机组同调性求解DSR的改进解析法.在实用解析法基础上将系统节点分为临界机组、剩余机组和负荷节点群,仅计算几个临界注入点,就可估算各组节点DSR边界超平面系数的修正量.IEEE 10机39节点系统和118节点系统的仿真结果最大误差分别小于4%和0.7%,计算时间分别为拟合法的7.5%和1.3%,表明所提方法速度快、误差小且合理可行.     

确定电力系统临界出口点方法的研究

采用结构p步牛顿法与Normal Form变换相结合的方法确定电力系统临界出口点.将求解系统故障后的主导不稳定平衡点问题转化为非线性最小二乘问题,并采用结构p步牛顿法保证结果能快速准确收敛到主导不稳定平衡点.再用三阶Normal Form变换将非线性的电力系统映射到线性系统,进而确定临界切除时间.通过对实例仿真结果表明,该方法求得的结果与时域仿真法比较误差较小,能较好地反映临界切除时间.     

电力系统三相短路故障临界切除时间求解方法的在线应用

介绍了直接法的相关知识、单机无穷大系统模型和多机系统模型,详细讨论了PEBS方法的局限性。对单机无穷大母线系统进行了公式推导和仿真验证,从理论上探讨了多机系统的三相短路故障临界切除时间求解方法。重新定义了势能函数,对势能最大值的求解提出一些新建议,研究了系统的总动能和总势能,提出求解三相短路故障临界切除时间的新思路,完善了一些可能引起计算误差的技术细节。通过有代表性的真实故障算例验证了所提思路和方法的可行性。     

无功调控对暂态功角稳定性的影响

单机无穷大系统和实际电网的仿真算例表明,在发电机有功出力不变的情况下,通过增加临界群发电机组的无功出力可提高电力系统的暂态功角稳定性和输电功率极限。运用等面积法则对其机理进行详细分析并得出结论:增加发电机的无功出力对系统功角稳定的影响随故障切除时间的改变而改变,当在故障后的恢复曲线高于初始机械功率时,其对功角稳定的影响效果明显,并随着故障切除时间的延迟将逐渐增大,而切除时间很短时,增加发电机无功的初始出力对系统功角稳定的影响并不大。仿真结果证明了其正确性和合理性,从而为电力系统的稳定运行提供了一种灵活的控制手段。     

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.     

Hybrid-type stability control method based on combination of conventional PSS and fuzzy control

This paper presents a hybrid-type stability control method based on fuzzy control to improve power system stability. The proposed method consists of a speed deviation input fuzzy controller (F1), an electrical power deviation input analog-type PSS (ΔP-type PSS), and a fuzzy judgment mechanism (F2). By using the membership function of the magnitude of speed deviation/acceleration of the generator, the following control schemes are considered. If the magnitude is large, then the supplementary stabilizing signal computed by F1 is used to damp oscillations as fast as possible. Otherwise, the output signal of ΔP-type PSS is used to avoid undesirable noise effect due to noisy input signal of the speed deviation of F1. The proposed control method increases the power system stability greatly, and it is simple to implement. The effectiveness of the method is demonstrated by one-machine infinite-bus and multi-machine model systems.     

对Normal Form 变换的多值性的分析与研究

简单介绍了ＮｏｒｍａｌＦｏｒｍ方法稳定域边界理论及其在电力系统中的应用,对用ＮｏｒｍａｌＦｏｒｍ方法确定电力系统的暂态稳定域边界理论提出了相关的算法;即由原点映射的唯一性确定非线性映初始点;从对单机无穷大系统的分析可以了解到非线性变换的多值映射的几何意义。     

基于OMIB的孤立稳定域现象研究

针对实际系统暂态稳定评估中遇到的“孤立稳定域”现象,用经典单机无穷大母线(OMIB)系统进行了详细的稳定分析。分别采用等面积法则、势能界面(PEBS)直接法和稳定域分析法研究这一现象的原因。在不考虑系统阻尼的情况下,这一现象具有周期性。极限切除时间指标在这种情形下会失灵。文中推导并给出了自治OMIB系统多摆切除,下一摆失稳的极限切除角计算公式。     

Assessment of dynamic stability of large-scale power system by Rayleigh's quotient

A method of assessing dynamic stability of large-scale power system by Rayleigh's quotient is proposed. One-machine infinite-bus systems show damping torque characteristics similar to diagonal components of operational transfer matrices for original multimachine systems, which means that design of PSS with one-machine systems controls those components. An expression for damping constants of oscillation modes is derived based on an energy function and its time derivative for a simplified system representation. This expression demonstrates that oscillations do not necessarily become unstable even if there are some generators with negative damping; and the effect of damping torque is determined by eigenvectors. The expression is generalized with Rayleigh's quotient, and a method of estimating eigenvalues of large-scale power systems is proposed. With this method, approximate eigenvalues are refined to accurate eigenvalues. Only a specified number of eigenvalue analyses are required irrespective of the number of generators, hence much calculation is saved. Finally, this method is applied to a 107-machine system to verify its effectiveness.     

双轴励磁同步发电机的微分反馈非线性最优励磁控制

本文在微分几何理论的基础上，提出了更简明、更适合工程用的面向多输入系统的微分反馈补偿物理精确线性化方法，解决了电力系统控制设计中的强非线性问题及鲁棒性问题，并据此推导了双轴励磁同步发电机的微分反馈非线性最优励磁控制规律。仿真结果表明，所设计的控制方式能较大幅度地提高系统的动态稳定性和暂态稳定性。     

基于随机规划的并网风电场最大注入功率计算

提出了一种基于随机规划理论计算大规模并网风电场最大注入功率的方法，将并网风电场最大注入功率的计算问题转化为在一定安全、稳定、电能质量约束条件下的机会约束规划问题。引入随机变量来表示风电场的有功出力，着重研究了时间段较短的实际运行情况。求解模型时采用了混合智能算法，在含风电场的IEEE30节点系统上进行算例分析，结果表明了该方法的正确性和有效性。本文提出的方法可避免动态仿真的繁琐计算并保证结果的最优性。     

考虑暂态稳定约束的临界割集功率传输极限和发电经济调度

保证暂态功角稳定性的实用动态安全域(PDSR)边界，可由注入功率空间上描述各节点注入功率上、下限的垂直于坐标轴的平面和描述暂态稳定性临界点的1个或少数几个超平面围成。后者所包含的每个超平面对应着1个且相异的临界割集。计算PDSR时可以计及系统元件的复杂模型。文中在PDSR的基础上推导出临界割集功率传输极限(PTLCC)的表达式；通过理论和实例分析表明，PTLCC不是常数而是在一定范围内变化；并且提出了精确计算最大PTLCC(即可用传输容量)的数学模型和考虑暂态稳定约束的发电经济调度模型，它们皆为线性规划问题，易于求解。求取最大PTlLCC的算法简单、实用，可在线使用，并且被优先选择的节点的有功变化对系统稳定性的影响较小，这为运行人员提供了有用的信息。实例分析验证了上述方法的有效性。     

基于有功负荷注入空间静态电压稳定域的最小切负荷算法

针对电力系统电压稳定控制中的切负荷量求解问题,提出基于有功负荷注入空间静态电压稳定域的最小切负荷量计算方法。首先给出该稳定域的2阶段求解方法,与传统基于拟合技术的求取方法相比,该方法通过聚类分析在保证计算精度的条件下减小了计算代价,同时可对临界点基于其局部切平面的法向量进行分类拟合,从而计及稳定域边界曲率的变化得到更加准确的边界估计。基于该稳定域提出最小切负荷量的计算方法,与基于灵敏度的连续线性规划法相比,该方法可利用全局信息给出最小切负荷量,并且在计算速度上具有优势。通过6节点算例的可视化稳定域计算结果说明2阶段求解方法的有效性,最后利用39节点系统验证该最小切负荷计算方法的准确性。