基于关键支路受扰轨迹凹凸性的暂态稳定判别及紧急控制

基于局部受扰信息,判别大扰动冲击下互联电网暂态功角稳定性,具有本地量测信息量少、实时响应实时判别、稳定判别计算量小等突出技术优点。该文首先分析了稳定与失稳两种情况下,发电机相轨迹与网络交流支路相轨迹几何特征的一致性;提出了基于临界断面中交流关键支路受扰相轨迹凹凸性的暂态稳定判别新方法;通过与快速失步解列装置整定参数的协调配合,获得了具备工程实施条件的时间裕度,在防控暂态稳定的第二道防线失效时,可作为避免失稳的紧急追加控制措施;交直流混联外送电网和特高压跨大区互联电网仿真结果,均验证了稳定判别方法和紧急追加控制的有效性。     

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。     

基于广域支路响应特征的失稳预判与紧急控制

依据电网受扰响应连续监测暂态功角稳定态势,并适时实施紧急控制,对降低电网失稳风险减小故障损失,具有重要的理论意义和迫切的现实需求。该文首先解析机组功角摇摆过程中网络节点电压相位与频率的时空分布规律,研究不同支路段相频响应轨迹的差异特征;针对广域分布的多支路,利用简化支路暂态输电能力指数,识别可表征系统稳定态势的关键支路,并提出基于关键支路响应特征的失稳预判方法,以及降低失稳风险的紧急控制策略。交直流混联电网仿真结果,验证了基于广域支路响应特征识别关键支路并进行失稳预判及紧急控制的有效性。     

基于广域测量系统的暂态失稳判别方法适应性研究

分析了在广泛应用相量测量单元（phasor measurement unit,PMU）和广域测量系统（wide area measurement system,WAMS）的情况下,电力系统的受扰轨迹规律,研究了基于WAMS的暂态稳定判别技术,分析了状态量门槛值判别方法、基于相平面轨迹凹凸性判别方法、基于单机能量函数判别方法及基于实测轨迹的扩展等面积准则（extended equal area criteria,EEAC）判别方法等的原理及特点。以2012年南方电网丰大计算数据为基础,以实际系统为研究平台,通过仿真分析验证,从准确性、快速性及对测量的要求等方面,对比分析了暂态失稳判据的优缺点及适用性,为工程化应用提供了重要参考。     

基于受扰电压轨迹的电力系统暂态失稳判别（一）机理与方法

随着相量测量单元/广域测量系统技术的广泛应用,基于实际响应的安全稳定控制技术成为研究热点。文中首先分析了振荡中心电压与系统暂态稳定性的关系,进而提出一种基于受扰电压轨迹的暂态失稳实时判别方法。根据扰动后电压轨迹进行复合积分运算,由系统振荡中心的电压映射区域发电机群的相对运动信息,实时量化评估全网的暂态稳定性。与基于扰动后功角轨迹的判别技术不同,所提方法无需进行发电机快速分群,不需要计算系统惯量中心,可用于功角多摆稳定性评估,具备计算量小、容错性高的特点。     

基于量测数据时序谱分布特性的电力系统暂态功角稳定在线判别

基于响应信息的电力系统暂态稳定判别是实现“实时决策，实时控制”的基础。然而此类方法的准确性受限于场景匹配以及发电机分群等中间环节。为更有效地辨识系统的暂态稳定性，该文以随机矩阵理论为基础，提出一种基于量测数据时序谱分布特性的电力系统暂态功角稳定判别方法。首先根据电力系统的暂态响应特性构建数据模型，并在实时分离窗矩阵的基础上构建插入矩阵模型以降低冗余历史数据对谱分布特性的影响。然后结合谱分布理论和增广矩阵法获取表示数据相关性的最大特征值偏移度(maximum eigenvalue deviation,MED)差值轨迹，并以物理机理严格分析不同稳定模式下MED差值轨迹与暂态功角稳定间的映射关系，从数据相关性的角度制定暂态功角稳定判据，基于量测数据实现暂态响应特性分析和暂态功角稳定在线判别。     

基于广域测量系统响应时间序列的电力系统暂态稳定在线判别

基于实时获取的广域测量信息,提出一种利用功角响应时间序列最大Lyapunov指数指标(largestLyapunov exponent index,LLEI)与角速度偏差相结合的暂态功角稳定判别方法。基于无需系统模型的LLEI估算方法,建立LLEI与角速度偏差的数学关系,并利用相轨迹稳定性动态特征,提出一种基于LLEI与角速度偏差特征的暂态功角稳定判据。该判据无需寻找最优计算时间窗口且所需计算窗口很短,并能给出确切的稳定性判别时间,克服了传统LLEI分析方法的不足,能够准确、快速地判别暂态稳定性。为节省计算时间和计算成本,提出基于最严重受扰机组对的多机电力系统暂态稳定在线判别方案。通过IEEE 10机39节点系统算例,验证了所提方法的准确性及快速性。计算仅利用少量WAMS量测数据,算法简单快速、计算成本低,能够实现在线判别,具有良好的应用前景。     

基于相轨迹凹凸性的暂态失稳判据准确性验证

已有研究证明基于相轨迹凹凸性的暂态失稳判据在二阶单机无穷大自治系统中严格成立,但将该判据推广到多机非自治时变系统中时,难以从理论上严格证明其正确性,因此通过大量暂态算例来验证凹凸性失稳判据在多机系统中的准确性和适用性。给出并详细阐述基于相轨迹凹凸性的暂态失稳识别流程,该流程改进了已有文献的实时分群方法,并补充了2个辅助判据,然后分别在IEEE 39节点系统和IEEE 145节点系统不同潮流方式、故障位置和故障持续时间下总计64566个算例进行扫描,结果表明,凹凸性判据的动作正确率高于99.9%,能够可靠、准确、快速地启动紧急控制。     

基于实测受扰轨迹考虑量测误差的失步解列判据

失步解列判据是失步解列控制措施启动的重要依据,要求能够快速、准确地判断出电网的失步状态。针对目前失步解列判据的时效性和准确性不能协调配合等问题,提出一种基于角速度-角半径(v-R)受扰轨迹及其一阶导数随R变化的dv/d R-R受扰轨迹变化趋势的失步解列判据。首先通过降维映射将多机系统实测受扰轨迹映射到一维扩展相平面上,证明了该映射的保稳性。对稳定和失稳受扰轨迹特性进行分析和证明,为克服量测误差产生的误判问题,采用最小二乘法对dv/d R-R受扰轨迹进行实时拟合,通过拟合后曲线判断系统失步情况。在新英格兰10机39节点系统中证明了该判据可以有效地防止误判,另外通过与动态鞍点失步解列判据以及Ucosφ失步解列判据进行对比分析,验证了该判据的快速性。     

基于实测受扰轨迹考虑量测误差的失步解列判据EI北大核心CSCD

失步解列判据是失步解列控制措施启动的重要依据,要求能够快速、准确地判断出电网的失步状态。针对目前失步解列判据的时效性和准确性不能协调配合等问题,提出一种基于角速度-角半径(v-R)受扰轨迹及其一阶导数随R变化的dv/d R-R受扰轨迹变化趋势的失步解列判据。首先通过降维映射将多机系统实测受扰轨迹映射到一维扩展相平面上,证明了该映射的保稳性。对稳定和失稳受扰轨迹特性进行分析和证明,为克服量测误差产生的误判问题,采用最小二乘法对dv/d R-R受扰轨迹进行实时拟合,通过拟合后曲线判断系统失步情况。在新英格兰10机39节点系统中证明了该判据可以有效地防止误判,另外通过与动态鞍点失步解列判据以及Ucosφ失步解列判据进行对比分析,验证了该判据的快速性。     

基于广域响应的稳控系统失稳预警方法研究

随着六盘水地区可再生能源发电的发展,电网的安全稳定问题日益严重,拟装设基于广域响应的安全稳定控制系统。考虑负荷水平、开机方式、网架结构变化等因素,研究和比较了单机能量函数、轨迹特征根、最大功角差、同调机群间隙角、基于轨迹的EEAC、轨迹凹凸性、受扰电压轨迹积分7种暂态稳定判别技术的适用性,包括判据的可靠性、快速性及可实施性。研究表明,受扰电压轨迹积分方法具有较好的快速性和工程实用性。对受扰电压轨迹积分方法的测点选取进行了研究,提出了n取二判别法,在此基础上设计了六盘水电网稳定控制系统失稳预警方案。     

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。     

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。     

基于广域响应的暂态稳定在线预判控制系统

现有的安全稳定控制策略是基于离线计算的预想方式和故障集,难以全面涵盖电网所有的特殊运行方式。在分析比较现有基于广域响应的暂态失稳判据的基础上,利用电力系统发生严重故障后发电机功角和振荡中心电压的同调变化关系,提出了一种计及振荡中心电压轨迹时间积分的暂态稳定判别技术,采用集中式控制结构方案,研发了基于广域响应的暂态稳定在线预判控制系统,实现了不依赖模型的电力系统暂态稳定实用化快速判别,并成功应用于贵州六盘水北部电网,投运至今运行正常,为电网严重故障时的紧急控制提供支持。     

基于自忆性灰色Verhulst模型的暂态稳定受扰轨迹实时预测

广域测量系统能在统一时标下监视系统各节点的实时轨迹,为暂态稳定实时分析提供了可能。基于灰色系统理论及动力系统的自忆性原理,提出一种基于自忆性灰色Verhulst模型的电力系统暂态稳定受扰轨迹实时预测方法。发电机功角受扰轨迹在每一个摇摆过程中呈"S"型变化,符合灰色Verhulst模型预测要求。针对发电机受扰轨迹较强的随机性和非线性,在传统Verhulst模型预测基础上,构建了具有自忆性的灰色Verhulst模型。该模型不仅考虑了发电机功角轨迹的变化趋势,还利用了历史量测数据,能很好地表征发电机功角受扰轨迹的随机波动特性,提高预测精度和预测时间。将该方法对新英格兰10机39节点系统进行仿真计算,结果表明该方法具有良好的拟合预测效果,为实时暂态稳定分析提供了技术支撑。     

基于能量的判别暂态功角和电压主导性模糊判据

明确电力系统暂态主导失稳模式有助于控制措施的决策。基于暂态能量函数建立指标体系,并利用模糊综合评价法提出判别主导失稳模式的模糊判据。首先,利用系统不同暂态失稳状态的能量变化量,建立反映系统的功角失稳与电压失稳的能量指标体系;其次,结合模糊数学理论,利用熵权法计算指标权重,进而得到主导失稳模式的模糊判据;之后,利用两机单负荷系统暂态失稳算例,得到0-1范围内的模糊判据值域;最后,在某地区实际架构的“之”型网络中,利用模糊判据判断并验证暂态主导失稳模式。实验结果表明：除了在强耦合失稳情况下,模糊判据的判别结果可靠,对耦合失稳场景的控制措施具有指导作用。     

基于WAMS动态轨迹的电力系统功角失稳判据

分析了广域测量系统（WAMS）实时动态轨迹应用扩展等面积法则（EEAC）方法时所遇到的一些问题;在选取合适观察断面的同时,提出了一种通过构造综合功角来进行分群的新方法。该方法计入了功角曲线的历史信息和未来走势信息,在一定程度上有助于快速准确分群。还根据 P-δ轨迹穿越动态鞍点（DSP）时的斜率和功角,提出了一种综合判据以判别当轨迹遇到DSP时是否会真正失稳。仿真结果验证了该判据的有效性,它可以在系统的失稳特征尚不明显时,就及时判别出系统的稳定性,以便于尽早采取解列等控制措施。     

基于广域量测信息的快速暂态功角失稳判据比较

实时暂态稳定分析需要有快速暂态稳定性判据。从发电机转子运动方程出发,研究了基于轨迹信息的快速暂态稳定性判据的特点,分析了不同类型判据所使用的关键动态特征信息。在基于功率–相位–频率的快速暂态功角稳定性判据的研究基础上,对基于相图几何特性和基于受扰电压轨迹积分的暂态功角稳定性判据进行了比较,揭示了几种判据内在的联系与区别,并结合具体算例进行了仿真验证。     

基于功角受扰轨迹拟合的暂态稳定快速预测

基于相量测量单元（PMU）上传的功角实时量测数据,利用发电机功角受扰轨迹的分布知识,提出了一种基于功角受扰轨迹拟合的暂态稳定快速预测方法。该方法首先对系统进行离线仿真,记录发电机在受扰情况下相对于参考机的功角轨迹变化情况,并对轨迹集合进行聚类分析,从中提取特征轨迹,生成发电机的受扰轨迹标准模式库（PTSPD）;然后计算功角实时量测数据与发电机PTSPD中各个模式的欧氏距离,并利用某种修正方案来预测发电机功角的运行轨迹,从而快速判断出系统的稳定性。以新英格兰节点测试系统为例,证明了该方法的有效性和合理性。     

利用发电机转速实时识别两群暂态功角失稳

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。