研究电力系统电压动态稳定性的一种新方法(下)——实例分析

通过2个研究实例,对一般电力系统电压动态稳定性进行分析研究,应用分叉理论及映射原理,将系统雅可比矩阵特征复平面进行特定变换,从而寻求平衡解流形上动、静分叉点。研究分析系统电压从稳定到失稳乃至崩溃的发生发展过程,分析了励磁调节器的限制作用对电力系统动态电压稳定性的影响。实例结果验证了所提方法的正确性、有效性和实用性,并提出了一些新看法。     

基于混和逻辑动态模型的混杂电力系统及其电压稳定性分析方法研究

为了满足大规模互联电力系统安全与经济协调优化的目标,在分析了一些不同混杂电力系统模型基础上,提出了混和逻辑动态 (MLD mixed logic dynamic) 电力系统模型,并利用分叉与拓扑理论,针对所设计混杂电力系统模型,探讨了能否以及如何利用非线性的分析方法分析所设计系统的稳定性.文章提出了一种混杂逻辑动态电力系统模型稳定性的分叉理论分析方法,并对此方法加以具体分析,从而得出分叉理论是考察混杂电力系统稳定性的一种有效方法,并展望了分叉理论在混杂系统研究的应用前景.     

基于混和逻辑动态模型的混杂电力系统及其电压稳定性分析方法研究

为了满足大规模互联电力系统安全与经济协调优化的目标,在分析了一些不同混杂电力系统模型基础上,提出了混和逻辑动态（MLD mixed logic dynamic）电力系统模型,并利用分叉与拓扑理论,针对所设计混杂电力系统模型,探讨了能否以及如何利用非线性的分析方法分析所设计系统的稳定性。文章提出了一种混杂逻辑动态电力系统模型稳定性的分叉理论分析方法,并对此方法加以具体分析,从而得出分又理论是考察混杂电力系统稳定性的一种有效方法,并展望了分叉理论在混杂系统研究的应用前景。     

计算电力系统电压分叉点的新方法

基于电力系统动态模型,应用分叉理论提出了一种求解鞍结分叉、hopf分叉点的新方法。该方法的基本原理是,当动态系统参数缓慢变化时,在其平衡点的延拓过程中,首先检测该平衡点流形的局部领域内系统的拓扑性质的改变,确定系统动态稳定性性态,然后应用插值法来确定更高精度要求的参数分叉值,典型电压稳定模型的计算结果表明了此方法的有效性和实用性。     

电力系统局部分叉分析

针对电力系统稳定控制问题,提出了用局部分叉理论来研究电力系统局部失稳机理,并根据给出的简单系统模型进行了分析,找出了系统失稳特征,通过1个算例,说明从平衡点分叉出来的极限环的稳定性及其大小,可以判断系统的稳定性。     

开环模式谐振引发含变速风电机组电力系统振荡的机理分析

针对变速风电机组控制环节间交互作用对系统稳定性影响,该文构建了由两个开环子系统组成的闭环互联系统模型。基于所构建模型,从开环模式谐振角度揭示含变速风电机组电力系统的振荡机理。当两个开环子系统对应的开环模式在复平面分布位置接近时将引发开环模式谐振,此时控制环节间将呈现强动态交互作用,使子系统开环模式对应的闭环特征根朝相反方向移动,其中一谐振特征根朝复平面虚轴方向移动,导致系统阻尼水平的降低。提出一种估计开环模式谐振条件下闭环特征根在复平面分布位置的方法,进而评估系统阻尼水平。此外,分析了变速风电机组与电网的连接强度、系统运行点对开环模式谐振的影响。最后,通过直驱和双馈风电系统仿真算例对所提分析方法和结论进行了验证。     

应用人工神经网络进行电力系统动态安全评价的新方法

本文提出了一种应用人工神经网络进行电力系统动态安全评价的新方法。把故障前系统的稳态运行参数作为特征量,摇摆过程中发电机转子间的最大相对摇摆角作为系统稳定性的量度,并证明了它们之间呈连续映射关系。随后表明了用三层前向网络实现这类映射的可行性。为减少神经网络的训练时间,本文提出了网络“分解—集结”方法和映射与分类相结合的思想。6机22节点系统的试验结果表明了本文提出方法的有效性。     

感应电动机群负荷引起的电力系统机电功率振荡研究

为深入研究感应电动机群(induction motor group,IMG)负荷引起的电力系统机电功率振荡现象及其内在机理,首先构建含感应电动机群电力系统的线性化状态空间模型,并以此为基础进行稳定性分析。理论研究表明,当感应电动机群由多台相同或近似相同的电动机(inductionmotors,IMs)构成时,系统中感应电动机振荡模式(inductionmotor oscillation modes,IMOMs),按其在复平面上的位置可分为2类:重合或近似重合的振荡模式,以及独立分布的振荡模式。接着,提出一种预测指标,可判断独立振荡模式随感应电动机数量变化在复平面上的移动方向,进而评价系统阻尼状况。最后,通过IEEE 3机9节点算例系统对理论分析进行仿真验证,结果表明:独立振荡模式移动至复平面上不稳定区域时,将引发电力系统机电功率振荡,并导致负荷母线节点电压的大幅跌落。     

并联感应电动机聚合负荷引起含双馈风电场电力系统振荡研究

围绕并联感应电动机聚合负荷,研究了该负荷自身的稳定性特征及其与双馈感应风电机组(doubly-fed induction generator,DFIG)间交互作用对电力系统稳定性的影响。首先,建立了聚合负荷线性化状态空间模型;理论研究表明,当聚合负荷内部n台感应电动机同型时,聚合负荷可等值变换为n个独立的等值子系统,其中1个等值子系统的感应电动机振荡模式(induction motor oscillation mode,IMOM)将随着电动机数量n的增加在复平面上不断移动,甚至可能穿越虚轴进入右半平面;并提出一种预估该移动的振荡模式负阻尼时对应的电动机数量的方法。其次,构建了由聚合负荷开环子系统和电力系统其余部分开环子系统构成的闭环互联系统模型,并从开环模式耦合的角度阐述了聚合负荷与双馈风机间交互作用导致电力系统振荡的机理:当开环感应电动机振荡模式与开环风机振荡模式在复平面上靠近时,可能出现的开环模式耦合将引发2个子系统间的强交互作用,并导致闭环系统振荡模式阻尼减弱。最后,通过新英格兰系统对理论分析及结论进行了验证。     

基于多轨迹特征提取的参数校正策略研究

电力系统动态数值仿真是电力系统动态安全分析和控制的基本工具。数值仿真轨迹与广域测量系统(wide area measurement system,WAMS)测量轨迹不一致,其误差主要表现在仿真轨迹所体现的动态特征与实测轨迹所体现的动态特征不同,使仿真结果难以描述实际系统的动态行为。为此,基于实测轨迹寻找有效的动态特征,并通过分析模型参数变化对轨迹的影响确定仿真误差源,使轨迹的误差直接映射到参数上,实现对模型参数的校正,提高数值仿真的可信度。     

邻近电压崩溃点处的系统最优控制方向

通过静态模型对动态模型的有效模拟,可以使电力系统静态模型和动态模型分岔 点相同。在适当建模的情况下用静态模型求得系统的鞍结分岔 点及其左旋特向量,按此方向控制系统的行 最快地远离电压崩溃点。     

间接法计算非线性电压稳定模型的平衡点分岔值

在动态系统平衡点分岔现象的数值分析中,间接法是一个有效的算法。该方法的基本原理是,当动态系统参数缓慢变化时,在其平衡点的延拓过程中,首先检测该平衡点流形的局部邻域内系统的拓扑性质的改变,然后应用插值法来确定更高精度要求的参数分岔值。文中用间接法来确定电力系统非线性稳定分析中的平衡点分岔值,对一典型的电压稳定模型进行计算以确定系统负荷参数的fold和Hopf分岔值,并给出时域仿真结果。     

一种新型的次同步扭振测量方法

提出一种基于交流励磁机三相电压信号测量扭振瞬时转速的方法,讨论了扭振测量方法的动态特性,利用三相电压的对称关系将电压取样信号3倍频,使测量方法具有较好的动态性能。对因三相电枢绕组位置不对称引起的误差进行了讨论,并给出了校正方法。所提出的扭振测量方法无需加装转速敏感元件,便于实现,且对转子胀差和横向振动的影响不敏感。     

DTS中电力系统动态仿真并行计算方法

对调度员培训仿真器（DTS）动态仿真中最为耗时的模块构造了并行的计算形式，利用Jacobian迭代法易于并行，容易实现处理机负载均衡的优点，构造了网络代数方程Jacobian迭代并行求解方法。文中所述并行方法对原有串行计算方法改动量较小，有利于软件维护。实际算例表明，利用该方法可以实现动态仿真的实时计算。     

中期电压稳定的建模和快速仿真

结合中期电压稳定过程的慢动态的特点,在中期仿具中采用准静态假设,通过求取系统动态 展过程中的一系列暂态平衡点,来描述系统中期的运动轨迹。把对中期电压稳定具有重要影响的发电机、有载调压变压同和为建模的重点对象,提出了新的步长控制办法,对中期电压稳定的仿真方法进行了探索,并用３机１１节点算例验证了算法的可行性。     

发电机和并联补偿对电压小扰动稳定性的影响

利用非线性动力系统分岔理论,研究了发电机各种动态环节对系统电压小扰动稳定性(SSVS)的影响,表明励磁系统对SSVS影响显著,且当计及励磁系统的某些非线性环节(如励磁电压限值)后,可能会完全改变系统的失稳方式;讨论了并联补偿电容器组与慢速励磁系统之间相互作用而产生的负阻尼现象及其规律,这种负阻尼会显著降低系统的传输功率极限,运行中应尽量避免。提出了用合理配置SVC来降低这种负阻尼现象的方法,并讨论了SVC参数的选择和配置。     

电力系统特征值与状态变量对应关系分析

电力系统中特征值与状态变量之间的对应关系的分析对研究系统的详细动态特性具有十分重要的意义。文中首先对研究系统稳定问题的小扰动方法进行了分析,认为非线性动力系统的代数方程约束和各状态量之间的耦合关系是造成系统动态特性十分复杂的重要原因,进而利用同伦函数的概念给出了一种确定线性化系统中特征值与状态变量对应关系的方法。用此方法对简单电力系统做了分析,得出了令人满意的结果。     

基于锁相环技术的直流机调速与调速系统模拟

介绍了锁相环技术用于直流电动机（动模发电机的原动机）调速与调速系统模拟的方法及其相关技术,即同步相位的选择方法以及转速的开环调节与闭环比例积分调节的无扰切换。并且给出了水轮机调速系统的阶跃响应和正弦响应实验结果。实验结果表明该系统结构简单、灵活,转速调节平稳,完善了动模水轮机或汽轮机调速系统的动态模拟,为在调速系统研究发电机的稳定控制方法奠定了良好的基础。     

电力系统动态安全调度新算法

提出了一种动态安全调度新算法。基于最大相容集的概念，从暂态稳定控制的工程背景出发，将可行域为空的动态安全调度优化问题扩展为在其最大相容集簇上的寻优问题。并将其转换成一个混合整数规划模型，解决了动态安全约束过强导致优化问题不可行及预防控制的经济代价过高等困难。试验算例证实了模型和方法的有效性，根据动态安全调度特点探讨了今后的研究方向。     

基于广义哈密顿系统理论的汽轮调速器分散无源控制

提出了一种预置功角反馈的方法，推导出多机系统汽轮机调速系统的广义受控哈密顿系统模型，进而在哈密顿结构的基础上进行无源化控制器的设计。控制策略的所有变量都是本地可量测的，只与本机组的状态量有关，与其他机组的状态量和输电网络的参数无关，因而具有分散性。4机系统仿真结果表明，该控制规律可以提高电力系统的暂态稳定性和动态性能。