基于潮流熵的电网连锁故障传播元件的脆弱性评估

为研究电网连锁故障机理,同时判别出连锁故障传播过程中的关键脆弱元件,从熵的基本原理出发,结合过负荷与断线扰动下潮流的分布特性,提出了基于潮流熵的脆弱元件评估模型。通过对新英格兰10机39节点系统的模拟计算,节点单位过负荷扰动下,节点的潮流分布熵越小,越容易导致系统支路越限,节点越脆弱;支路受"发电机—负荷"节点对的潮流冲击越大、支路潮流转移熵越小,支路越脆弱,在连锁故障中起到关键传播作用;与基于介数、风险等方法的脆弱元件判别结果相比,基于潮流熵的脆弱元件评估模型物理意义明确,计算速度快,脆弱元件集符合实际情况。     

高铁牵引负荷对电力系统暂态能量分布的影响

研究高铁对电力系统暂态能量分布的影响,能为高铁途经电力系统脆弱环节的识别与控制提供依据。通过分析高铁牵引负荷的移动冲击特性,以及它能短时改变途经电力网络潮流分布的特点出发,研究高铁对受扰后电力系统暂态能量分布的影响,进而研究高铁对电力系统稳定性的影响。牵引负荷的接入若使割集支路传输功率增大,割集支路暂态能量的聚积将会加重。但能量的聚积程度将根据电网的强弱不同而不同,高铁途经电网越脆弱,能量聚积程度越大。当电力系统受到扰动后,若牵引负荷正好移动至电力系统的脆弱环节,就很可能造成暂态能量在此处严重聚积,系统发生失稳。对WEPRI-36系统进行仿真分析,验证了所提方法的有效性。     

基于支路暂态能量函数的特高压区域电网间容量交换能力研究

随着特高压电网的逐步建成,大区电网间必将存在大容量的有功功率传输,提出基于支路暂态能量函数的分析方法对电网间极限交换容量进行计算分析。在多机系统COI坐标系统方程的基础上构建电力系统支路暂态能量函数模型,并验证了系统扰动后的总暂态能量守恒的原则,通过电网中各支路能否消纳发电机转子动能来判定系统的稳定性。在CEPRI 8机36节点系统中对扰动后网络中各区域支路的暂态能量函数分布特性进行了验证分析,并在此基础上求出电网区域间最大传输功率。应用该方法对电网间的极限交换容量进行校核计算。仿真结果验证了该方法的有效性。     

基于端口供给能量的特高压电网扰动冲击传播机理分析

针对某些情况下互联电网边缘地区故障会导致特高压联络线功率振荡甚至失稳解列的现象,将电力系统描述为端口互联结构,引入端口供给能量概念分析系统中各端口之间的能量流动。基于端口供给能量的分配定义支路暂态能量概念,推导出端口供给能量分配与线路电抗成反比,支路暂态能量大小与联络线功率振幅成正比的规律。对华中华北互联电网的仿真验证了上述规律,并在此基础上解释了扰动冲击在电网中传播进而影响系统稳定性的机理:由于发电和负荷比例悬殊,故障后产生的大量暂态能量难以就地耗散;又因为特高压联络线阻抗较小,暂态能量主要通过特高压联络线向周边区域转移,造成特高压联络线较其他超高压线路功率振荡幅度更大。仿真分析结果表明,利用所提出的端口供给能量方法能够清晰地阐述故障后系统中暂态能量的产生和流动过程以及特高压电网扰动冲击传播机理。     

暂态能量在高压网络中的散播

通过分析单机无穷大系统失稳时网络中不同部位支路相角差及暂态能量的分布变化特点,指出暂态能量最易在失稳的群间联络线中部或其附近的某一范围内聚积.对多机系统网络,基于网络参数、利用耦合的思想识别网络中的脆弱环节,并进一步揭示网络结构脆弱性与暂态能量分布的关系.研究结果表明:在系统受扰动后的变化过程中,暂态能量越来越多地聚积...     

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.     

基于网络结构的暂态势能分布机理分析

深入研究暂态能量在网络中的分布变化规律,可以为电力系统稳定预测,电力系统脆弱环节的识别,以及电力系统的监测、控制装置在网络中的合理布点提供依据。文中通过分析等值两机系统受扰动后支路相角差、电压以及暂态势能的分布变化规律,揭示三者之间的内在联系,并从几何角度证明了支路相角差的变化与网络结构的关系。分析显示,支路势能的分布与相角差的变化是吻合的,在系统受扰动后而使其功角逐渐拉开的过程中,能量并不是均匀或按比例地分布在各支路中,而是随着稳定程度的逐渐恶化,越靠近振荡中心,单位长度电抗暂态势能分布越多,稳定裕度越小。当系统失稳时,包含振荡中心的支路暂态势能分布趋于无界;而所有不包含振荡中心的支路,其势能分布均为有界。对于多机系统网络,能量的散播仍主要取决于网络的拓扑结构和参数。仿真结果验证了所提方法的正确性。     

电网暂态电压稳定的主要影响因素量化分析

含多馈入直流输电线路的复杂大型受端系统,由于故障后直流换流器和电动机消耗无功功率急剧增长,使得系统暂态电压稳定性面临严峻考验。以某典型受端电网为例,分析了电网暂态电压失稳的严重问题,基于暂态电压失稳的量化评估指标,深入分析了负荷模型和扰动形式对暂态电压稳定性的影响,并根据该电网暂态电压失稳特点提出了改善暂态电压稳定性的方法,即在电网薄弱站点装设动态无功补偿设备STATCOM。所提出的分析方法与结论对其他电网的暂态电压稳定性分析有一定的借鉴意义。     

基于潮流熵测度的连锁故障脆弱线路评估及其在四川主干电网中的应用

运用熵的基本原理,结合电网扰动下线路潮流转移和分布特性,提出线路潮流转移熵和线路潮流分布熵的概念。针对不同运行状态下电网脆弱环节的转移特点和过负荷与故障断线扰动下线路潮流熵的变化特点,考虑电网实时运行风险,提出基于潮流熵的脆弱评估模型。IEEE　30 节点系统仿真结果验证了所提方法的可靠性和全面性。丰大和枯大方式下四川主干网应用表明,潮流分布熵越大、潮流转移熵越小的线路过负荷冲击脆弱度越大;潮流负载较重、运行故障率高、潮流转移熵较小的线路故障断线风险脆弱度高;丰大、枯大期电网的脆弱环节发生转移;基于潮流熵的电网综合脆弱线路与电网实际薄弱环节相吻合。     

基于映射弹性势能的电网有功承载能力定量指标

电网的有功承载能力取决于电网结构、支路承载能力以及电源和负荷的分布,其定量的分析方法及指标仍然是电网安全分析中的难题。基于支路有功、相位角及电网接线拓扑映射的纵向受力弹性力学网络模型,采用支路势能叠加法和边界势位法得到总的映射弹性势能。分析表明,该映射弹性势能可表征电网的有功承载能力和支路负载均衡性:其值越大,则电网的有功承载能力越弱,支路有功功率分配越不均衡。算例仿真验证了这些特性,该映射弹性势能也适用于识别电网的关键线路。该定量指标可用于电网规划、运行方式分析、离线或在线安全分析。     

基于复杂网络和暂态能量函数的支路暂态脆弱性评估

电力系统在遭受大扰动后失稳可能造成严重后果,甚至引发灾难性事故。基于结构保持模型的多机电力系统暂态能量函数求解各支路势能。结合复杂网络的有向电气介数,考虑发电机出力变化对支路潮流的影响,计算出支路的状态脆弱性以及支路在系统结构中的重要程度。最后,基于结构和状态两因子构建了综合脆弱度指标,对电力系统支路的暂态脆弱性进行了综合评估。通过对6机系统进行仿真计算,验证了该方法能够有效地判断故障后系统的脆弱支路以及临界机群。     

暂态能量在高压网络中的散播

通过分析单机无穷大系统失稳时网络中不同部位支路相角差及暂态能量的分布变化特点,指出暂态能量最易在失稳的群间联络线中部或其附近的某一范围内聚积.对多机系统网络,基于网络参数、利用耦合的思想识别网络中的脆弱环节,并进一步揭示网络结构脆弱性与暂态能量分布的关系.研究结果表明:在系统受扰动后的变化过程中,暂态能量越来越多地聚积到网络中脆弱环节的中部或其附近的某一范围内.对6机系统进行仿真分析,验证了所提方法的有效性.     

适应主导薄弱断面迁移的暂态稳定控制

为适应电网大扰动冲击下,表征机群主导失稳模式的主导薄弱断面动态迁移之复杂场景,需要制定相应暂态稳定控制策略。在薄弱断面关键支路识别方法,以及关键受扰轨迹几何特征判稳方法的基础上,针对大扰动冲击下主导薄弱断面迁移的复杂扰动场景,提出了以交流支路实时受扰电气量为信息源的暂态稳定控制策略,可有效降低系统失稳风险。大容量长距离交直流混联输电系统仿真结果,验证了控制策略的有效性。     

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。     

基于分叉理论的动态负荷特性对电压稳定的影响研究

电力系统非线性元件的动态特性对电压稳定有着重大的影响。本文以一个考虑详尽模型的三节点系统为例,研究了动态负荷特性对电压稳定的影响。研究结果表明:若系统受扰后仍能保持稳定,则有功、无功功率恢复时间常数越小,系统到达稳定状态速度越快;鞍结分叉和奇异诱导分叉会导致电压单调失稳,时间常数越小,电压崩溃速度越快;霍普夫分叉会导致电压振荡失稳,时间常数越小,振荡幅度越大。负荷暂态电压系数对扰动后系统的第一个运行点位置影响很大,较大参数值下的系统具有较强的维持电压稳定的能力。     

基于潮流增长率泰尔熵的脆弱支路辨识

电力系统脆弱支路辨识,对提高系统安全运行、预防电网灾难性事故发生具有十分重要意义。针对传统电网脆弱性评估模型未能有效考虑系统电压等级的问题,引入泰尔熵指标在计及系统电压等级的基础上,构建了基于支路潮流增长率泰尔熵的电网脆弱支路辨识模型。该模型从支路潮流冲击影响力和系统脆弱度两个方面对电网中的脆弱支路进行综合评估,评估结果更加贴近电网实际运行状态。通过对IEEE 30节点系统和某地区实际系统的仿真,证明了该模型的科学性与实用性。     

基于广域支路响应的暂态电压失稳判据与控制

该文首先针对电压稳定分析的机组–负荷典型输电系统，研究随负荷功率增长的网络节点电压幅值、支路电流与无功的变化特征与规律，构建以支路响应为信息源的暂态电压失稳判据；其次，提出综合关键支路、准关键支路以及边界支路的判稳联合支路定位方法，分析支路无功变化方向以及不同失稳形态可能引起的判据误判问题，并提出解决方法，在此基础上，提出缓解暂态电压失稳威胁的主动控制策略。最后，针对3机10节点系统以及湖南特高压交直流混联受端大电网，仿真验证失稳判据正确性和主动控制的有效性。     

基于轨迹特征根的暂态稳定实用判据

基于轨迹特征根在大扰动后系统分析中的适用性,尝试用轨迹特征根方法来分析和预测系统的暂态稳定性。通过大扰动后逐个断面的泰勒展开,将原非线性系统由一族带扰动项的线性系统来近似。通过线性系统的稳定性理论及电力系统物理特征,给出电力系统暂态失稳判据,进而基于该判据,设计暂态稳定在线预测算法。最后,在新英格兰系统和国内实际电网上的算例测试,表明了暂态失稳判据和在线预测算法的准确性和适用性。     

电力系统微分代数方程模型的暂态电压稳定性分析

电力系统中暂态电压失稳事故时有发生,从而引起电力界的广泛关注。目前的暂态电压稳定分析方法尚存在不足之处。基于时域仿真法、能量函数法和奇异诱导分岔理论研究电力系统暂态电压稳定问题,以期在电力系统发生大扰动后快速判断故障后系统的暂态电压稳定性,从而有利于及时采取控制措施避免系统电压崩溃。首先探讨电力系统微分代数方程(differential-algebra equation,DAE)模型及其奇异性,分析暂态电压稳定分析的保留结构模型的能量函数法,在此基础上采用奇异诱导分岔判断暂态电压失稳,以一个简单系统分析静态负荷模型及感应电动机模型对系统暂态电压稳定性的影响。     

考虑线路阻塞的高渗透率风电电网暂态稳态量化分析方法

当前电网暂态稳定性分析方法未采用相关系数求解不同风电场的边缘分布,导致暂态稳态量化分析结果存在较大误差。提出考虑线路阻塞的高渗透率风电电网暂态稳态量化分析方法。构建考虑线路阻塞的高渗透率风电电网暂态稳态能量函数,分析风电出力变化对发电机组功角特性产生的影响,获取对应的风电电网暂态稳态判定依据;通过相关系数求解不同风电场的边缘分布,引入威布尔分布的逆函数获取风速序列构建风电电网暂态稳态风险指标,并进行风电电网暂态稳态量化分析。通过相关测试,全面验证了所提方法的有效性和可操作性。