基于曲线拟合的电力系统紧急控制切机策略研究

切除发电机是电力系统中提高暂态稳定性的有效方法之一。针对电力系统暂态稳定控制中现有切机控制策略的不足,提出了一种紧急切机控制的曲线拟合切机策略。利用△P积分方法确定大扰动下的临界机群,根据故障后短时间内（0.1s）临界机组实际数据,计算发电机惯性中心坐标下的Pe-δ曲线,对其进行多项式最小二乘曲线拟合,预测临界机组能量变化曲线,预判系统稳定性及快速计算切机量。通过NewEngland10机39节点系统的应用说明算法的有效性。     

基于区间联络线能量预测的暂态稳定紧急切机控制(二)工程案例EI北大核心CSCD

随着PMU/WAMS技术的广泛应用,基于广域响应的暂态稳定紧急控制技术已成为可能。在基于区间联络线能量预测紧急切机方法的基础上,结合基于电压轨迹的暂态失稳判别方法,提出一种适用于互联电网区间暂态失稳的暂态稳定控制技术。该技术采用主站-子站控制方式进行区间暂态失稳判别与紧急切机控制。针对复杂故障下南方电网两广断面暂态失稳,建立详细的工程化控制方案。探讨所提紧急控制技术与现有安全稳定防线的协调配合问题。仿真结果表明,采用所提方法能够制定合理、有效的紧急切机策略,维持电网的安全稳定运行。     

基于区间联络线能量预测的暂态稳定紧急切机控制（二）工程案例

随着PMU/WAMS技术的广泛应用,基于广域响应的暂态稳定紧急控制技术已成为可能。在基于区间联络线能量预测紧急切机方法的基础上,结合基于电压轨迹的暂态失稳判别方法,提出一种适用于互联电网区间暂态失稳的暂态稳定控制技术。该技术采用主站-子站控制方式进行区间暂态失稳判别与紧急切机控制。针对复杂故障下南方电网两广断面暂态失稳,建立详细的工程化控制方案。探讨所提紧急控制技术与现有安全稳定防线的协调配合问题。仿真结果表明,采用所提方法能够制定合理、有效的紧急切机策略,维持电网的安全稳定运行。     

大电网暂态稳定紧急控制下切机量快速估计算法

基于混合法提出了适合紧急控制的切机量快速估计算法。根据修正能量函数的守恒性定义了不同切除量下的暂态稳定裕度,研究了在首摆稳定情况下稳定裕度的求取过程,该稳定裕度在临界机群发生一定变化时仍具有规律性。该方法仅需2次仿真运算即可获得临界切除量初值。对广东梅州地区电网不同的N-2故障断面故障进行了仿真,结果表明,该方法可以求得正确的切机组合,减少了运行人员采用传统试探法求取切机组合的工作量。     

考虑电磁功率突变的闭环紧急控制

提出一种考虑电磁功率突变的暂态稳定闭环紧急控制方案。现有的闭环紧急控制方案都没有考虑切机操作使发电机电磁输出功率发生突变这一现象,可能导致计算出的切机量不足。本方案在计算出切机量后并不立即实施控制,而是增加了切机量校验环节,预测按此切机量实施控制后的系统能否恢复稳定,如不稳定则对切机量加以修正。按照最终算出的切机量对系统实施控制,并对系统进行闭环监控,直至系统稳定。本方案可使对系统的切机控制更加精确,改善了闭环紧急控制的效果。仿真计算表明本方案是可行的。     

异步联网送端系统紧急切机控制方法

在异步联网运行方式下,送、受端系统间相互支援能力弱,因直流紧急降功率所导致的送端系统频率稳定问题不容忽视。在分析系统频率特性的基础上,提出了具有预测性的送端系统紧急切机控制方法。该方法将依据B样条拟合曲面预测得到的系统暂态频率最大偏差作为紧急控制启动判据,实现在系统功率出现不平衡的前期就能准确启动切机控制,避免系统进入紧急状态;根据功率平衡控制原理和预测所得的暂态频率最大偏差求出紧急控制所需切机量,并依据电气距离确定机组切除顺序。以实际暂态频率最大偏差、频率到达稳态时间以及直流频率限制控制器(FLC)恢复至额定状态的时间为指标,与系统采用高频切机控制进行对比。通过算例验证了所提方法的有效性。     

大规模风火混合送端系统严重故障下的紧急切机策略分析

大规模风火打捆外送提高了系统运行的经济性,也在一定程度上改变了系统的暂态稳定特性和稳定控制方法。在紧急切机情况下,仅切除常规火电机组难以保证系统的稳定运行或是控制代价过大,因此有必要在紧急切机时切除一定容量的风电场,才能以较小的代价维持系统稳定运行。针对此问题,首先针对火电机组和风电场的不同特点,分别给出了紧急切机机组选择原则,进而提出了紧急切机优先系数计算方法,然后在维持大规模风火混合送端系统暂态稳定的前提下,以总切机功率相对较小为目标,提出基于紧急切机优先系数的风火协调切机策略,最后以某省级电网为算例,验证了所提风火协调切机策略的有效性,并比较了基于火电机组、基于风电场和基于风火协调的切机策略对于维持系统暂态稳定的适应性。     

考虑电磁功率突变的闭环紧急控制

提出一种考虑电磁功率突变的暂态稳定闭环紧急控制方案.现有的闭环紧急控制方案都没有考虑切机操作使发电机电磁输出功率发生突变这一现象,可能导致计算出的切机量不足.本方案在计算出切机量后并不立即实施控制,而是增加了切机量校验环节,预测按此切机量实施控制后的系统能否恢复稳定,如不稳定则对切机量加以修正.按照最终算出的切机量对系统实施控制,并对系统进行闭环监控,直至系统稳定.本方案可使对系统的切机控制更加精确,改善了闭环紧急控制的效果.仿真计算表明本方案是可行的.     

多类型电源汇集直流外送系统切机策略优化研究

多类型电源汇集直流闭锁切机后可能衍生出系统稳态电压越限问题,且不同切机组织方式的影响不同,同时各类电源的切机控制代价不同,须进一步深入研究兼顾系统安全性与控制经济性的优化切机策略。分析了直流闭锁切机后系统电压的计算方法及其影响因素,提出了综合事故后关键母线稳态压升与控制总代价的切机策略优化方法及实现步骤。首先在满足系统暂态功角、频率、电压稳定的条件下,确定直流故障后所需总切机量;其次根据切除不同类型电源对事故后系统稳态压升的影响,对各类电源的切机顺序进行排序;最后基于事故后系统稳态压升的约束,以控制总代价最小为优化目标,最终确定优化后的切机策略。实际电网仿真结果验证了所提优化控制策略的合理性与有效性,兼顾了系统的安全性与经济性。     

基于区间联络线能量预测的暂态稳定紧急切机控制(一)机理与方法EI北大核心CSCD

随着PMU/WAMS技术的广泛应用,基于广域响应的暂态稳定紧急控制技术已成为可能。针对互联电网区间暂态失稳,分析扰动后区间联络线功率的动态特征及其与系统不平衡能量的关系,提出一种基于区间联络线能量预测的暂态稳定紧急切机方法。根据扩展等面积法则建立振荡中心所在联络线的功率-相角差相平面,映射系统暂态能量变化,并以此计算联络线的紧急调节功率。系统运行中,根据地区特征发电机的受扰响应刷新切机序位表,并利用离线计算得到的功率转移分布因子实现在线切机功率分摊计算,制定基于最小代价的紧急切机策略。所提方法无需健全广域测量,计算效率高。     

在线生成策略表与实时预测切机

按照策略表切机是电力系统中提高暂态稳定的有效方法之一。利用能量裕度灵敏度法在中央处理单元在线修改策略表、在故障监测单元实施实时匹配和就地预测发电机暂态稳定以决定是否切机。在厂站采用“当前”统计模型、常加速模型及常速模型构成的交互式多模型(IMM)自适应滤波算法。跟踪预测发电机转子角度。当预测到机组失稳时，按照策略表及实时匹配情况，方始发出切机命令。这种紧急切机控制的并行双重算法能有效地防止误切机组。通过经典模型下新英格兰10机39节点系统的应用说明算法的有效性。     

考虑主导不稳定平衡点变化的电力系统暂态稳定切机控制策略

在考虑不同切机措施导致的主导不稳定平衡点变化的前提下,提出了一种基于切机灵敏度的电力系统暂态稳定切机控制策略。首先将切机后系统暂态稳定裕度表达式中与主导不稳定平衡点相关的部分提取出来,通过建立切机量与主导不稳定平衡点的修正方程,利用牛拉法确定主导不稳定平衡点的变化情况。在此基础上求取系统暂态稳定裕度对不同发电机组的切机灵敏度,最终按照所求切机灵敏度大小制定切机策略。新英格兰10机39节点系统的仿真结果表明,相比于不考虑主导不稳定平衡点变化的切机策略,该策略所求灵敏度及切机量更加准确。同时,该策略求解步骤直接、明确,既考虑了切机控制导致的主导不稳定平衡点的变化情况,又避免了反复求取主导不稳定平衡点时繁琐的计算过程,节省了计算时间。     

面向大容量直流闭锁的暂态稳定紧急切机控制策略研究

在交直流混合系统中,大容量高压直流线路闭锁造成的永久性功率冲击将引起送端交流系统机组不同程度的加速运动,可能造成送端机组失步运行。主要对大容量直流输电线路闭锁后的切机策略展开研究。首先分析比较了直流闭锁故障与短时功率冲击对送端系统稳定性的不同影响,提出了三角形近似法求取切机总量,改善了控制总量预估的保守性。然后从减速能量角度定义切机灵敏度指标,基于此形成切机比例上限约束下的切机量分配方案。在搭建的典型两区域交直流混合电网进行了仿真分析,验证了所提方法的有效性。该方法能够充分发挥领先机群中高灵敏度机组对于暂态稳定恢复的影响,可有效减少切机量,降低暂态稳定控制代价。     

大型光伏储能电站与同步发电机励磁的非线性协调控制策略

在大规模光伏储能电站接入系统的容量和比重不断增加的情况下,光伏电站应具备一定的电压和功率调节能力来支撑电网的稳定运行。以大型光伏储能电站接入的多机电力系统为研究对象,推导其微分代数系统结构模型,提出了采用光伏储能电站逆变器与同步发电机励磁协调来提高系统稳定水平的非线性控制策略。该策略避免了不同控制器单独设计造成的配合不协调问题,同时可以对电压和有功等多个目标量进行控制。由于采用非线性设计方法,控制器可在大范围适用而不局限于设计点附近。仿真结果表明,所设计的控制器可以有效提高系统的电压和功率调节能力,保障系统安全稳定运行。     

超导储能装置应用于风电场平滑功率输出的研究

建立了风电机组和超导储能(superconducting magnetic energy storage,SMES)装置的数学模型以研究SMES对并网风电场运行稳定性的改善。针对风电系统中经常出现的联络线短路故障和风电场的风速扰动,提出利用SMES安装点的电压偏差作为SMES有功控制器的控制信号的策略。并搭建了风电场接入电网后的仿真模型,对实例系统进行的仿真计算结果表明,SMES采用该控制策略,不仅可以在网络故障后有效地提高风电场的稳定性,而且能够在快速的风速扰动下平滑风电场的功率输出,降低风电场对电网的冲击。     

±800 kV雁淮特高压直流送端电网安全稳定特性及控制策略

为深入研究无配套火电支撑的风火打捆特高压直流配套稳控系统控制策略,分析了雁淮直流投运初期送端电网安全稳定特性,研究了近区风电不同接线方式对直流换相失败后风机暂态过电压的影响。提出了综合应对直流近区及山西北部电网潮流转移和电压稳定的切机控制策略,实现了多区域分散可切机组的协调配合,设计了稳控装置配置及实现功能。通过研究雁淮直流送端稳控系统与山西北部交流稳控系统的耦合特性,量化了两套稳控装置相继动作带来的可切容量不足风险,提出不同停机备用水平下雁淮直流预控功率。仿真结果验证了所提策略的有效性与合理性,研究结论可为无配套火电支撑的风火打捆直流外送系统的安全稳定分析及控制策略制定提供参考。     

超导储能改善并网风电场稳定性的研究

建立了风电机组和超导储能(SMES)装置的数学模型以研究SMES对并网风电场运行稳定性的改善.针对风电系统中经常出现的联络线短路故障和风电场的风速扰动,提出利用SMES安装点的电压偏差作为SMES有功控制器的控制信号的策略.对实例系统进行的仿真计算结果表明,SMES采用该控制策略,不仅可以在网络故障后有效地提高风电场的稳定性,而且能够在快速的风速扰动下平滑风电场的功率输出,降低风电场对电网的冲击.     

Augmentation of transient stability using a superconducting coiland adaptive nonlinear control

The very nonlinear nature of the generator and system behaviour following a severe disturbance precludes the use of classical linear control techniques. In this paper, a nonlinear adaptive excitation and a thyristor-controlled superconducting magnetic energy storage (SMES) unit is proposed to enhance the transient stability of a power system with unknown or varying parameters like equivalent reactances of the transmission lines. The SMES unit is located near the generator bus terminal in a power system. A nonlinear feedback control law is found which linearizes and decouples the power system. An adaptive control law is used to design the controller for the generator excitation and SMES system. Simulation results demonstrate that the proposed controller can ensure transient stability of a single-machine-infinite-bus system under a large sudden fault which may occur near the generator bus terminal     

多机系统励磁与SSSC的非线性鲁棒协调控制

针对多机电力系统中,发电机励磁和静止同步串联补偿器(static synchronous series compensator,SSSC)的协调控制问题,引入广义Hamilton系统理论,进行非线性协调控制器设计。SSSC采用考虑内部动态的三阶模型,并将SSSC与各台发电机的相互作用用附加电磁功率表示。将包含发电机励磁和SSSC的多机电力系统描述成广义耗散Hamilton系统形式,利用边界函数法和L2干扰抑制控制方法设计了发电机励磁和SSSC的协调控制器。四机两区域系统的仿真结果表明:与传统的分散控制器相比,所提的非线性协调控制器能够有效地提高系统的暂态稳定性和电压调节性能。     

高压直流输电与发电机励磁的综合变结构控制

研究了交直流互联系统采用变结构控制策略提高系统的暂态稳定性问题。以一单机无穷大系统为研究对象,并以交直流互联系统的动力学方程、发电机的电磁功率方程和高压直流输电直流功率调制规律方程为基础,建立了发电机励磁与高压直流输电综合控制的非线性数学模型。采用滑膜变结构控制策略设计了发电机励磁和高压直流输电的综合控制器,该控制器采用先设定系统的滑模运动方程,再求取等效系统,最后求取切换面的方法来得到控制规律。在交流输电线路发生故障时,采用常规的控制策略和文章提出的控制策略对系统进行了仿真,仿真结果表明,采用该控制策略能够显著提高输电系统的暂态稳定极限及暂态稳定性。