解列后局部电网功角首摆失稳问题研究

基于EEAC理论,研究解列后局部电网功角首摆失稳问题。构建三区域互联电网,形成局部电网解列后等值模型。针对无故障解列和故障后解列两种情况,分析解列前后局部电网的等值单机无穷大母线(OMIB)系统的功角-功率特性曲线变化特点。结合解列后局部电网首摆功角稳定裕度计算,从对OMIB系统解列时刻的相对动能、解列扰动后的首摆加速面积以及最大减速面积的影响方面。分析影响首摆稳定性的因素。最后,基于电力系统安全稳定量化分析与优化决策软件FASTEST,在等值电网和实际大电网进行仿真验证。研究结论有助于采取有针对性的防控措施以提高解列后局部电网安全稳定水平。     

失稳模式变化的机理——五论暂态能量函数直接法

前文已证明，从多机积分空间到等值OMIB(单机无穷大系统)平面的PCOI( 部分惯性中心)映射保留了原多机系统首摆稳定性的充要条件。本文进一步剖析了多机因素 和复杂模型因素对映射OMIB系统各次摆动稳定性的影响，并将EEAC理论推广到多 摆稳定性。本文还澄清了失稳模式和临界模式这两个不同的概念，探讨了失稳模式随故障的 切除时间变化的机理；指出非理想的二群首摆失稳模式可能随故障切除时间而变，并可能存 在更临界的多摆失稳模式。最后，揭示了由笔者发现的ISD(孤立稳定区)及NARI (由ISD引起的邻域吸引子)现象的物理本质，从理论上证实当前普遍采用的逐步积分 法有可能搜索到错误的CCT(故障临界切除时间)，而沿用至今的CCT定义也是值得商 榷的。在EEAC理论指导下，由电力部电力自动化研究院开发的IEEAC(集成化EE AC)软件包有效地解决了上述连常规数值积分法也难以发现的问题。     

群内非同调对主导模式暂态稳定性的影响分析

针对电网跨区互联背景下出现的复杂暂态失稳现象,研究了群内非同调对主导模式暂态稳定性的影响。基于等值系统模型和EEAC原理,推导了链式结构系统下领前群内机组非同调对主导模式稳定性影响的主要因素,定性分析了各因素的影响规律,并基于简单系统和实际电网的算例进行仿真分析。理论和仿真研究表明,领前群非同调程度扩大总体上不利于主导模式的暂态稳定性,且群内非同调对主导模式暂态稳定性的影响作用大小与系统结构参数、系统运行方式、具有非同调特征群内机组惯量分配等因素有关。     

弱电网下逆变器并网系统失稳的两种诱因

为增加功率密度并降低制造成本,并网逆变器采用的滤波器电感越来越小且多台逆变器并联会导致线路等效阻抗被放大,致使弱电网等效线路阻抗与逆变器滤波器电感比值较大。弱电网下较高阻抗比会导致并网逆变器失稳且失稳诱因与其在传统低短路比弱电网下失稳诱因并不相同。将弱电网的工况分为低短路比–低阻抗比工况和低短路比–高阻抗比工况,该文对2种工况下系统失稳诱因进行了对比研究。发现了低短路比–低阻抗比下系统失稳主要和锁相环引入的负阻抗相关,而低短路比–高阻抗比下系统失稳同时和锁相环引入的负阻抗以及电网电压前馈引入的负阻抗和容性阻抗相关。低短路比–高阻抗比弱电网中,并网逆变器采用较小或者较大的电网电压前馈系数均不利于系统稳定性。为保证低短路比–高阻抗比下系统稳定性,需解决电网电压前馈系数优化设计问题。对此,该文基于系统奇异值提出了电网电压前馈系数的优化方法。最后,通过仿真和实验结果验证了研究结果正确性和所提方法有效性。     

风电与火电“打捆”外送系统频率调控策略研究

风电与火电“打捆”外送是我国西部风电开发的一个重要特征。以具有典型意义的“风火打捆”仿真分析系统为例,研究了风电与火电之间的相互影响。围绕调差系数、前馈系数和伺服机构时间常数3个重要参数,分析了风功率波动条件下火电机组的一次调频特性。针对风机群体性脱网故障,提出了一种紧急提升火电机组功率的系统频率控制策略,通过监测风机脱网量和火电机组旋转备用量,计算火电机组的紧急提升功率量,将机组CCS由正常AGC控制切换为紧急提升功率的控制,实现减小系统频率波动幅度、提高频率稳定性的效果。针对电网侧不同的故障形式,比较了不同类型风机的响应特性。对固速风机在电网短路故障下发生转速失稳被过速保护切除的机理进行了较为深入的分析。     

风电与火电“打捆”外送系统频率调控策略研究

风电与火电“打捆”外送是我国西部风电开发的一个重要特征.以一个具有典型意义的“风火打捆”仿真分析系统为例,研究了风电与火电之间的相互影响.围绕调差系数、前馈系数和伺服机构时间常数3个重要参数,分析了风功率波动条件下火电机组的一次调频特性.针对风机群体性脱网故障,提出了一种紧急提升火电机组功率的系统频率控制策略,通过监测风机脱网量和火电机组旋转备用量,计算火电机组的紧急提升功率量,将机组CCS由正常AGC控制切换为紧急提升功率的控制,实现减小系统频率波动幅度、提高频率稳定性的效果.针对电网侧不同的故障形式,比较了不同类型风机的响应特性.对固速风机在电网短路故障下发生转速失稳被过速保护切除的机理进行了较为深入的分析.     

远离故障点的机组失稳现象及其控制负效应

由于机组的初加速度与其到故障点的电气距离成反比,故失稳机群一般都在故障点附近。但在对互联大电网的仿真中却发现了远离故障点的机群失稳的实例,并进一步发现故障点附近的负荷变化不但可能改变临界群或失稳摆次,并且可能同时改变两者。用扩展等面积准则（EEAC）揭示其机理。仿真验证了切机等紧急控制措施对相邻摆次的影响相反,在临界群与在余下群中实施的效果相反。进一步证实,当主导映像上的等值机械功率接近于故障后电功率的非周期分量时,失稳模式很可能发生分岔。     

交直流耦合作用弱化稳定性机理及应对措施

继"十一五"末复龙—奉贤特高压直流投运后,2014年四川复龙地区还将投运溪洛渡—浙江±800kV/8 000MW特高压直流输电工程。由于配套溪洛渡电站部分机组先于直流投运,为充分利用水电,2013年溪洛渡电站将通过长链型交流通道,经复龙换流站接入四川主网。研究表明,复龙换流站交流出线故障,由于网架结构薄弱和交直流耦合作用等不利因素影响,送端机组存在第2摆暂态失稳和功角增幅振荡等稳定问题,并成为制约水电充分利用的关键因素。文中通过送端混联电网受扰后特征量动态轨迹分析,揭示了直流功率快速恢复导致送端机组回摆过制动继而引发第2摆暂态失稳,以及直流送电功率随振荡中心电压起伏而"助增促降"交流线路功率波动,弱化系统振荡阻尼的物理机理。提出了相应的控制措施,为过渡期水电大容量外送提供了重要技术支撑。     

紧急功率支援下自适应重合闸附加稳定控制策略

能源分布和负荷需求逆向分布特征促成了我国形成多个大规模电力电能外送系统,在非预期大扰动下会出现系统首摆失稳且自适应重合闸仍难以改善系统稳定性的局面。基于此,提出了一种紧急功率支援下自适应重合闸附加稳定控制策略。首先分析了系统首摆失稳的场景以及失稳条件,并提出了基于功角超实时预测的首摆稳定性预判方法,论证了长时间要求的预测最优阶数。然后结合直流通道提供紧急功率支援能够消纳系统不平衡能量,提出基于超前预控的自适应重合闸附加稳定控制策略。结合失稳判断,分析预判控制时序。基于紧急功率支援协同最佳重合闸时间最大程度上减小了系统功角摇摆,解决了瞬时性故障首摆失稳时重合闸方案的缺失问题。最后,基于PSCAD/EMTDC建立大规模电力外送模型,仿真验证了所提自适应重合闸附加稳定控制策略的有效性。     

2009年广东电网电压失稳故障模式分析与对策

随着广东电网多馈入以及交、直流混合复杂网络格局的形成,外送输电容量的比例逐渐增加,对广东电网电压稳定问题产生了重要的影响。根据2009年电网实际情况,分析了广东电网电压稳定故障失稳模式,提出了针对机组、负荷和线路采用不同的模式分析策略,通过对失稳故障筛选和动态仿真后,提出了抑制失稳的措施,以及不同措施在故障中的组合和优化,具有较强的工程实际意义。     

电力系统电压稳定与电压崩溃及负荷稳定的关系

电力系统的电压失稳、电压崩溃及负荷失稳是电压稳定问题中最基本的重要概念 ,它们既相互联系又有本质区别 ,正确和客观地认识它们之间的相互关系 ,对深入研究电压稳定问题的机理具有重要意义 .负荷稳定性是电力系统电压稳定性的最主要和最关键的方面 ,分析负荷对静态电压稳定性的影响时 ,负荷特性应当采用准静态功率—电压特性     

提高电力系统小扰动稳定性的最优分岔控制策略

结合小扰动参数稳定域的概念,建议把小扰动稳定控制描述为"保证系统不可控分岔参数μ≥μref,在系统小扰动参数稳定域内寻找最优的可控参数组合以保证系统的控制代价最小"这一最优分岔控制问题;建立了最优鞍结分岔控制和最优Hopf分岔控制的数学模型,考虑了各种不等式约束,从数学上严格保证了电力系统安全性和经济性的最优控制。在New England 39节点系统中研究了一个小扰动最优鞍结分岔控制算例,实现了以励磁参考电压为控制变量的最优分岔控制策略;提出了初值预测和控制变量选择方案,实现了大系统中的最优Hopf分岔控制策略。优化控制结果表明,所提出的控制策略可以有效解决小扰动稳定控制问题。     

提高电力系统大扰动稳定性的最优分岔控制策略

仿真研究了大扰动参数稳定域ΩLDSR和小扰动参数稳定域ΩSSSR的关系,提出了几个合理的假设,据此假设提出了通过收缩相应故障后小扰动参数稳定域ΩSSSR来近似等效大扰动参数稳定域ΩLDSR的方法。结合上述收缩ΩSSSR的方法,提出了基于最优分岔控制策略的电力系统大扰动稳定控制方案。对WSCC 3机9节点系统采用最优Hopf分岔控制策略,通过3个控制步实现了对发电机励磁增益的优化控制,保证了系统大扰动稳定性;对New England 39节点系统采用最优鞍结分岔控制策略,以发电机励磁参考电压为优化变量进行大扰动稳定控制,结果表明,该控制策略可以有效解决此问题。     

考虑子系统恢复时间的停电电网分区策略

停电电网分区能够并行恢复停电系统,加快电力系统的恢复。但现有分区研究中未考虑分区结果对子系统恢复的影响。由于建立考虑子系统恢复时间的分区优化模型较为困难,文中在谱聚类分区结果的基础上,提出了基于粗糙集的分区调整策略。以恢复时间为综合评价每个分区指标及优化模型的目标函数,运用基于粗糙集的带有不确定度的决策表对恢复时间较长的分区中的机组进行筛选,调整筛选出的机组集合得到优化后的分区方案,最后以IEEE 39标准测试系统和IEEE 118标准测试系统为例验证文中算法的有效性。算例证明了基于粗糙集的分区调整策略具有较高的求解效率,能够有效优化初步分区结果,缩短分区恢复时间。     

燃烧不稳定性主动控制的冷态实验研究

进行了燃烧不稳定性主动控制的冷态实验研究,对系统固有压力波动特征进行了时域和频域的分析。实验采用相移的主动控制方法,由控制器发出一定幅值、相同频率和相位相差一定角度的信号到扬声器,可以控制压力波动,能降低声压和压力波动峰值的25%～30%,也可以改变压力和声压波动的基频。     

基于模式匹配的智能稳定评估方法

随着新能源发电的加入,系统结构和运行工况日益复杂,为了更加有效地实现预防控制决策,提出基于模式匹配的智能稳定评估方法,在实现对主导失稳机群辨识的基础上,构建基于拓扑和运行方式信息的在线暂态稳定评估模型和算法,通过一系列稳态电气特征量可以有效预测当前运行点的暂态稳定水平。所提方法的有效性在南方电网系统西电东送通道上得到了检验。该方法有助于建立电网运行方式、拓扑结构与稳定水平的关联关系,为构建电网智能预防控制决策支持模型打下基础。     

Dynamic Stability Improvement of Decentralized Wind Farms by Effective Distribution Static Compensator

Dynamic instability of decentralized wind energy farms is a major issue to deliver continuous green energy to electricity consumers. This instability is caused by variations of voltage and frequency parameters due to intermittencies in wind power. Previously, droop control and inverter-based schemes have been proposed to regulate the voltage by balancing reactive power, while inertial control, digital mapping technique of proportional-integral-differential (PID) controller and efficiency control strategy have been developed to regulate the frequency. In this paper, voltage stability is improved by a new joint strategy of distribution static compensator (DSTATCOM) six-pulse controller based reactive power management among decentralized wind turbines and controlled charging of capacitor bank. The frequency stability is ensured by a joint coordinated utilization of capacitor bank and distributed wind power turbines dispatching through a new DSTATCOM six-pulse controller scheme. In both strategies, power grid is contributed as a backup source with less priority. These new joint strategies for voltage and frequency stabilities will enhance the stable active power delivery to end users. A system test case is developed to verify the proposed joint strategies. The test results of the proposed new schemes are proved to be effective in terms of stability improvement of voltage, frequency and active power generation.     

电力系统电压失稳及其预防对策

电压稳定性的研究对于电力系统的正常运行非常重要。本文分析了电力系统电压失稳的静态机理和动态机理,在此基础上讨论了防止电压失稳的措施与对策。     

混合式步进电动机的动态不稳定性

通过推导五相混合式电动机在振荡状态时的电磁转矩的基本表达式,研究了电磁阻尼转矩系数随转速变化的特性,揭示了混合式步进电动机的动态不稳定性机理,理论分析与实验结果相符。     

直流输电引起的谐波不稳定及其相关问题

直流输电引起的谐波不稳定是指在换流站附近有扰动时谐波振荡不易衰减甚至放大的现象，主要表现为换流站交流母线电压严重畸变。为减小谐波不稳定发生的概率，保证直流系统运行的安全、稳定性，对谐波不稳定现象进行深入研究是十分必要的。文中分析了谐波不稳定现象产生的机理，在此基础上列举了该问题的几种主要研究方法，最后提出了谐波不稳定的抑制对策，对未来谐波不稳定的研究重点和抑制措施提出了一些建议。