轨迹分析方法在东北电网暂态稳定分析中的应用

轨迹分析方法是新近提出的一种基于暂态能量理论，能够通过建立各发电机的稳定指标Ｓ＿ｉ和不稳定指标Ｕ＿ｉ来定量评价暂态稳定性的方法。这些指标只根据常规数值积分法暂稳程序的输出信息便可确定，非常简单方便。借助于各发电机的稳定指标Ｓ＿ｉ和不稳定指标Ｕ＿ｉ，轨迹分析方法能够给出各发电机稳定程度的量度，使得对常规暂稳计算结果的分析定量化、科学化，给稳定计算人员带来了很大方便。该方法既充分利用了数值积分法不受模型限制的优点，又有效地弥补了数值积分法不能对暂态稳定作出定量评价的不足。因此，轨迹分析方法在电力系统暂态稳定分析中颇有推广应用价值。本文应用该方法对东北电力系统的多种稳定计算结果进行了分析。结果表明轨迹分析方法在电力系统暂态稳定分析中具有很好的适用性。     

关于轨迹分析方法中的稳定指标S1在单机系统中性质的证明

给出了一种新的用于分析单机无穷大电力系统暂态稳定性的时域模型。在此基础上证明了轨 迹分析方法所给出的稳定指标S1在各种恶化稳定方式下均具有单调下降性。从而说明在单机 系统中指标S1能定量地反映发电机的暂态稳定状况，因此S1作为稳定指标是有效的。而稳定 指标S1仅由系统运动的轨迹信息即可算出，其定义不依赖于任何临界能量。因此这种稳定指 标很适用于常规电力系统暂态稳定程序的输出分析中。     

基于XGBOOST-PSO提高受端电网电压暂态稳定的发电机无功优化方法

考虑发电机稳态输出无功对其支撑暂态电压恢复稳定能力的影响,基于机器学习研究优化发电机稳态输出无功提高电压对故障扰动保持暂态稳定能力的预防控制方法。该方法采用加权多二元表暂态稳定裕度指标量化母线暂态电压对不同预想故障扰动的综合稳定裕度,并基于指标排序确定稳定裕度薄弱母线。同时基于发电机无功调节对预想故障下各薄弱母线电压暂态稳定裕度综合作用灵敏度排序,选择作用灵敏发电机。在利用XGBoost建立根据系统稳态特征向量预测薄弱母线暂态电压稳定的分类模型基础上,以系统对预想故障扰动保持暂态电压稳定为约束、以减小发电机稳态无功调节对网损产生影响为目标,基于潮流计算寻优灵敏发电机稳态输出无功,以提高薄弱母线的暂态电压稳定性。最后采用雅湖直流接入江西电网的PSASP计算模型验证了所提方法的有效性。     

基于WAMS受扰电压轨迹簇特征的电力系统暂态稳定性预测

为了能够实现快速实时的暂态稳定性预测,提出了一种基于故障后发电机端电压受扰轨迹簇特征的电力系统暂态稳定性预测方法。首先通过WAMS系统获取故障后发电机端电压受扰轨迹簇信息,利用电压轨迹簇的几何属性定义了29个特征指标,然后利用Relief算法从中筛选出与系统暂态稳定性密切相关的广域故障特征指标子集,并利用支持向量机(SVM)构造电力系统暂态稳定性预测器。以新英格兰10机39节点系统为例,对所提出的暂稳预测器的性能进行了大量测试。结果表明,相较于已有研究应用故障后发电机电压数据进行的暂态稳定性预测,所提出的基于广域故障特征的暂稳预测器能有效提高电力系统暂态稳定性预测的准确性(预测准确率由94%提高到96%以上)。另外,特别是对于不完全WAMS信息的暂稳预测、对未知运行方式和未知拓扑结构的电力系统暂稳预测具有独特的优势,显著提高了暂稳预测系统的鲁棒性(预测准确率均能达到94%以上)。     

电力系统暂态稳定安全域估计

以电力系统经典模型为基础,本文在理论上首次推导出一种电力系统暂态稳定安全域的解析表达式,并提出了基于混合方法的发电机暂稳输出功率极限计算方法以及快速求解该安全域的算法。 理论推导和示例表明,该暂态稳定安全域简单直观,计算快速,是一种非常有前途的方法。     

考虑暂态稳定约束的发电再调度研究

提出了一种暂态稳定的发电机有功调度新算法。通过求取暂态稳定约束下的发电机有功输出极限,将暂态稳定约束转化为最优潮流中的发电机有功出力约束,从而将暂态稳定约束下的发电机有功调度问题转化为常规最优潮流问题进行求解。介绍了电力系统角半径的概念,通过仿真计算轨迹灵敏度,在此基础上可得到系统角半径对各发电机有功输出的灵敏度,该灵敏度信息可用于计算发电机有功输出的调整量。算法实现简单,可处理多个预想故障。在10机新英格兰典型电力系统上的算例分析验证了新方法的有效性和合理性。     

考虑暂态稳定约束的发电再调度研究

提出了一种暂态稳定的发电机有功调度新算法.通过求取暂态稳定约束下的发电机有功输出极限,将暂态稳定约束转化为最优潮流中的发电机有功出力约束,从而将暂态稳定约束下的发电机有功调度问题转化为常规最优潮流问题进行求解.介绍了电力系统角半径的概念,通过仿真计算轨迹灵敏度,在此基础上可得到系统角半径对各发电机有功输出的灵敏度,该灵敏度信息可用于计算发电机有功输出的调整量.算法实现简单,可处理多个预想故障.在10机新英格兰典型电力系统上的算例分析验证了新方法的有效性和合理性.     

全概率型电力系统暂态稳定性研究

本文在传统电力系统暂态稳定性计算的基础上,考虑了影响系统稳定性各种因素的随机性,给出了规划设计阶段系统暂稳概率型指标的概念及求解方法。     

运行变量的临界割集及其暂稳极限功率的分析

提出了一种基于网络结构保持模型,通过对暂态过程中运行变量的分析来评价电力系统暂态性的分析方法,定义了运行变量的临界割集及其稳定指标,给出一种快速求取临界割集暂稳极限传输功率的迭代算法,算例说明了该方法的有效性。     

基于两阶段支持向量机的电力系统暂态稳定预测及预防控制

针对数据驱动的电力系统暂稳分析,考虑到安全域概念下的暂稳预测和预防控制对输入特征的不同要求,以及充分兼顾数据挖掘模型的直观性与准确性,该文提出两阶段支持向量机用于暂稳预测及预防控制。在第一阶段,采用可控特征和直观模型挖掘运行方式与暂态稳定的内在联系,并用于制定预防控制策略;第二阶段,采用复杂模型构建准确率高的暂稳预测模型;此外,第一阶段模型能够为第二阶段的暂稳预测模型的训练提供样本筛选的依据,从而缩短了预测模型的训练时间。仿真分析表明,经过数据缩减后,预测模型的训练时间大大缩短,所得模型仍具有较高的准确率;当系统被判断为不安全时,可提供发电机有功调整的预防控制措施,以保证电力系统安全稳定运行。     

描述发电机暂态不稳定性的一种新指标

在用数值仿真法分析电力系统的机电暂态过程时，通常难以定量地评价各发电机的稳定 或不稳定程度。论文在轨迹分析方法已有工作的基础上，提出了一种新的不稳定指标，用以 定量描述发电机的不稳定程度。算例表明该指标是有效的，并较以往指标有更好的性能。     

基于轨迹信息的发电机暂态稳定指标分析方法

在已知各发电机相角及角速度的条件下，构造了一种δ-Ek扩展相平面。基于各相δ-Ek扩相平面的轨迹信息提出了一种发电机暂态稳定指标，并给出了相应的分析方法。特点是采用曲线拟合的方式。根据上述轨迹的曲线形状，可以快速算得发电机在故障后的暂态稳定指标。经过算例的验证，该稳定指标能够定量地描述发电机承受故障的能力，从而用来衡量故障后系统中各发电机的稳定程度。     

Transient Stability Program Output Analysis

The output of a conventional transient stability program is analyzed using transient energy functions for individual machines. The analyst is provided with a quantitative index of the degree of stability or instability for each generator. This index is useful for guiding the selection of subsequent case studies. The transient energy consists of two components: kinetic and potential energy. In the post-disturbance period, profiles of the kinetic energy (VKE), the potential energy (VPE), and the time derivative of the potential energy (V?PE) are obtained. These are used to develop a criterion for the degree of stress on a disturbed but stable machine, and to assess the extent of instability for an unstable machine. The method of analysis has been tested on two power networks representing the system of the state of Iowa, and validated by studies on a Philadelphia Electric Co. network.     

基于主导轨迹断面阻尼比灵敏度的仿真关键参数诊断

电力系统机电暂态仿真中,励磁、调速、电力系统稳定器(PSS)等控制系统参数不合理,易引起控制系统稳定性弱化,导致仿真可信度降低。基于轨迹断面阻尼比灵敏度指标,提出一种机电暂态仿真中控制系统关键参数的实用诊断方法。由仿真中各控制系统的输出变量振荡特性确定主导断面时刻、主导发电机及其对应控制系统,针对主导断面时刻和主导发电机进行单机无穷大(OMIB)等值后,经阻尼比灵敏度分析给出参数调整建议,多个算例验证了所提方法的有效性。该法是轨迹特征根思想的一种工程应用,结合数值积分提供的控制系统振荡信息与平衡点特征根技术提供的阻尼比灵敏度解析信息,可快速定位不合理的控制系统参数,适用于复杂多机系统的参数诊断。     

考虑暂态稳定约束的概率水平下ATC计算

目前,可用传输容量多用作一种技术性指标,而较少结合市场信息提供商业可行性特征。文章针对暂态稳定问题比较突出的互联电网,提出了一种融入市场特征的可用传输容量计算模型,通过统一考虑暂态稳定约束和发电机的出力概率,利用暂态能量函数和数值仿真,计算一定概率水平下区域间的可用传输容量。算例分析结果表明,所提模型能够为跨区交易提供较合理的市场信息。     

以稳定指标灵敏度确定发电机有功功率输出极限

轨迹灵敏度提供了将轨迹变化定量化的方法,可揭示由参数或初始条件的微小改变所导致的动态轨迹的变化程度,并能用来探究参数空间的轨迹特征。轨迹分析法是电力系统暂态稳定分析的有效方法,能定量给出反映稳定程度的稳定指标和不稳定指标。文章基于轨迹分析法和轨迹灵敏度提出了一种稳定指标灵敏度计算方法用于估计发电机有功功率输出极限。应用此方法进行了案例研究,把稳定指标灵敏度应用到IEEE-39母线系统,与相应的仿真结果比较而言,所得的结果是令人满意的。     

同步电机模型对暂态稳定性的影响分析

采用电力系统综合程序不同精度的同步电机数学模型,基于潮流进行暂态稳定仿真计算。通过对仿真实例计算得到暂态稳定结果,分析和比较电机数学模型对暂态稳定性研究的影响。     

电压源换相高压直流输电改善异步发电机风电场暂态电压稳定性的研究

基于普通异步发电机的恒速风电机组并网风电场会引起本地电网的电压稳定性问题.为此本文分析了并网风电场的电压稳定问题和电压源换相高压直流输电(VSC-HVDC)的风电场并网方式的技术特点,研究了VSC-HVDC的数学模型和控制方式.基于国际大电网会议(CIGRE)B4-39工作组标准模型,应用PSCAD/EMTDC仿真软件建立了大规模风电场并网系统模型,研究了VSC- HVDC输电改善异步发电机风电场暂态电压稳定性的贡献.研究表明VSC-HVDC不仅能够有效实现恒速风电机组在电网发生大扰动故障后的快速电压恢复能力,而且可以避免在电压恢复过程中由风电机组输入输出功率不平衡引起的发电机超速及电压失稳,确保风电机组的连续运行及电网的安全稳定.     

用拓扑能量函数法评估多机系统的暂态稳定域

本文论述了基于网络结构保持的拓扑能量函数法评估多机系统暂态稳定域的数学模型与算法。主要论点是发电机用E_q′模型代替经典的E′模型,它对于首次摇摆稳定分析更为实用。同时在系统模型中计入了负载的电压特性,并有效地判定系统的暂态能量,运用位能边界曲面方法决定稳定域。用16机51结点简化的华东系统对上述方法的有效性进行了研究,仿真结果验证了所提论点的正确性。     

基于分频器理论的新能源电网暂态频率稳定分析方法

确保频率在合理范围内是电网安全稳定运行的基本要求。时域仿真法是电力系统暂态频率稳定分析的常用方法,其在分析输电线路频率相关参数时,通常将其设定为额定值。然而,随着新能源比例不断提升,电网频率动态过程分析不再局限于发电机节点,系统惯量、频率时空分布、调频资源分布差异更为显著;已有传统数值微分得到频率分析的方法,当系统受到大扰动,各节点频率发生明显偏移时,难以保证其分析精度,也难以复现故障发生后电网频率实际变化轨迹,影响系统频率分析和控制的准确性。因此,本文提出一种基于分频器理论的新型电力系统暂态频率分析方法。与传统频率分析方法相比,该方法在暂态过程中可准确地刻画瞬态条件,节点频率随着节点间电气距离、传输线路和变压器电抗变化而变化,并对模型元件频率参数进行动态修正,可更精确地表征系统受扰后的频率特性,有效提高时域仿真和分析精度。通过仿真验证了所提出方法的正确性和优越性,可为新型电力系统频率分析和控制设计提供新的思路和参考方案。