电力系统及规划

〈时域和频域相结合的次同步振荡分析方法〉；〈基于复杂网络理论的无功分区的新算法及其在上海电网中的应用〉；〈不同风电机组对电网暂态稳定性的影响〉；〈基于能量角度的共振机理电力系统低频振荡分析〉；〈基于混沌理论和模型识别神经网络样本预处理技术的负荷组合预测模型研究〉；     

基于能量角度的共振机理电力系统低频振荡分析

电力系统共振机理低频振荡，即由于扰动的频率与系统自然振荡频率共振而发生的系统大幅度功率振荡，已被证明可较好地解释实际系统中发生的一些非负阻尼机理功率振荡。作者从能量角度分析了电力系统在发生共振机理低频振荡过程中内、外能量的变化关系和特征。采用仿真软件Matlab对河北南网安保线的功率振荡进行了仿真和能量分析，其结果可更清晰地展示振荡的物理过程，有助于更好地理解和认识电力系统共振机理低频振荡。     

电力系统振荡中心的暂态能量解析

根据结构保持的多机电力系统模型分析了电力系统大扰动后暂态能量在网络中的分布特性,重点研究了故障后系统振荡中心处暂态能量的变化规律,在单机系统中给出了证明,并在多机系统中进行了仿真验算.研究结果表明:随着系统稳定程度的恶化,系统的振荡中心附近是故障后暂态能量冲击最严重的区域,系统沿振荡中心所处的割集"撕裂".     

包含风电场电力系统的小干扰稳定分析建模和仿真

为了研究风电场和电力系统相互作用的稳定性,提出一种用于小干扰稳定分析的风力发电机组的数学模型.应用该建模方法对风电场接入无穷大系统和接入三机系统的两种情况进行了计算,研究了风电场接入系统后影响系统小干扰稳定性的因素.算例分析表明,与风电机强相关的振荡模式有着很好的阻尼;与电力系统相连时,风电场对与大系统中其它同步发电机强相关的振荡模式影响很小.该建模方法为包含风电场电力系统的小干扰稳定分析提供了理论依据和实用工具.     

基于超导储能的电力系统静态安全性在线评估

研究了超导储能(SMES)技术在电力系统静态安全性在线评估方面的应用。与SMES在电力系统中的其他应用(如储能和电力系统稳定控制等)不同，这种新的应用利用SMES灵活的能量输出方式，输出特定波形的功率信号作为扰动源，在不影响电力系统安全运行的前提下，激起系统在此工作点的振荡模式，通过对电力系统各节点频率响应曲线的检测和分析，得到潮流或结构变化时振荡模式的变化，从而进行在线的电力系统静态安全监测和评估。     

大干扰下主导低频振荡模式的鉴别

Prony方法是获取系统振荡模式特征的一种非常有效的方法，它可通过给定输入信号下的响应直接估计系统的振荡频率、衰减、幅值和初相位。基于Prony算法，作者提出了振荡模式能量级的概念，用于鉴别电力系统大干扰下的主导低频振荡模式，在8机36节点系统中应用本文所提方法准确识别出了主导低频振荡模式，验证了该方法的正确性，并与正则形理论研究低频振荡模式间的非线性相关作用的结果进行了比较，再次验证了大干扰中主导低频振荡模式对系统动态特性和稳定性有重要影响这一观点的正确性。     

电力系统大扰动下振荡抑制及暂态稳定性分析

采用电力系统稳定器和静止无功补偿器可以有效地抑制系统振荡。分析了电力系统稳定器和静止无功补偿器的数学模型,采用Prony算法找出主导振荡模式,并进行系统建模仿真,研究了两者在电力系统中的协调运行问题。仿真结果表明该方法对提高电力系统暂态稳定性具有良好的效果。     

根据受扰轨迹识别电力系统主要振荡模式的信号能量法

弱联系的互联电力系统容易发生低频振荡已成为危及系统运行安全一个不容忽视的因素。根据系统受扰轨迹识别系统的主导振荡模式有重要意义。该文提出一种基于轨迹识别电力系统主要振荡模式的信号能量法，对单机无穷大系统，建立了受扰轨迹能量变化与振荡模式阻尼比之间的解析关系。通过构造与受扰轨迹在能量意义下等效的二阶系统，该方法也可用于识别多机系统的主导模式。由于所需的受扰轨迹既可取自于广域量测系统，也可通过仿真获得，该方法易于用来研究多机系统的主要振荡模式。运用信号能量法还可以识别不同时段主导振荡模式的变化。在单机对无穷大系统和EPRI-36节点8机系统算例中，证明所提方法的有效性。     

基于模式能量流法的互联电网功率振荡能量解析与主振荡路径识别

针对互联电力系统的功率振荡现象,为了能够深入剖析,构建了模式能量流函数,对互联电力系统的功率振荡进行网络模式能量的求取,并进行能量解析。在此基础上,利用所建立的基于广域量测信息的模式阵型指标,判别系统功率振荡发电机分群情况,同时根据所建立的主振荡路径判别指标对系统主振荡路径进行辨识,得到系统能量交互的主振荡路径。通过对4机两区和8机36节点算例进行仿真,验证了所提出的互联电力系统功率振荡能量解析与主振荡路径识别方法的有效性。     

利用柔性功率调节器抑制电力系统功率振荡

基于飞轮储能的柔性功率调节器(FPC)是一种以储能原理为基础的新型FACTS装置。FPC能够快速与电力系统进行动态功率交换,改变系统的电气阻尼,从而抑制电力系统的功率振荡,增强电力系统的稳定性。本文基于含一台FPC的单机无穷大系统模型,分析了FPC阻尼功率振荡的机理,提出了其功率控制器的控制策略。根据所建立的模型和控制策略,在EMTDC/PSCAD环境建立了该系统的仿真平台,进行了详细的全时域数字仿真研究。并通过研制一台10kW的FPC样机进行电力系统动态模拟实验研究。研究结果表明,FPC改善了系统的阻尼特性,增强了系统抑制电力系统功率振荡的能力。     

含储能的两级光伏功率振荡抑制策略研究

功率振荡一直是电力系统亟待解决的稳定性问题,研究含储能的大容量光伏并网抑制电力系统功率振荡与当下能源发展方向相符。首先建立含储能的两级光伏并网模型,设计抑制功率振荡的控制策略,同时采用阻尼转矩分析推导该控制策略对系统阻尼影响的物理意义,以特征值法分析复杂的多机系统。搭建含储能的两级光伏并入单机和多机系统仿真模型,采用时域仿真和特征分析,验证了控制策略抑制功率振荡的有效性,在多机系统中对目标机组振荡抑制效果更明显,有效提高了系统的稳定性。     

基于阻抗分析法的风储并网系统谐波稳定性分析

储能系统多通过逆变器接入电网,大量的并网逆变器会对网络的稳定性造成较大的影响,易引发谐振。建立了风储并网系统的阻抗模型,研究了风机转子侧电流环比例增益和积分增益、储能逆变器电流环比例增益和积分增益对系统稳定性的影响。采用基于入网电流反馈的有源阻尼振荡抑制策略,提高弱电网条件下风储并网系统的谐波稳定性,并分析了其控制参数对谐波振荡抑制的影响。最后通过仿真结果,验证了分析结论的准确性和方法的有效性。     

光储联合发电系统的功率振荡特性分析与控制

高渗透光储并网发电系统功率振荡将因缺乏阻尼能力而威胁系统的动态稳定。首先分析通过调节光储系统的有功、无功增加系统阻尼的原理,并在光储联合系统并网功率控制的基础上,提出光储系统基于有功、无功控制的附加阻尼控制策略。该控制策略通过检测光伏侧直流电压变化,实现功率振荡过程中光伏并网逆变器和蓄电池储能系统的控制模式切换,使联合系统具备持续调节注入系统有功、无功功率的能力,并改善电网的阻尼特性。最后,基于渗透率约为30%的光储并网发电仿真系统,验证在系统出现振荡后,光储系统在所提控制策略下,具备通过快速功率调节抑制功率振荡的能力,从而实现多电源协调改善发电系统阻尼的控制目标。     

超导储能装置在提高电力系统暂态稳定性中的应用

超导储能(superconducting magnetic energy storage,SMES)装置可以很好地改善电力系统暂态稳定性。文中基于PSS/E平台研究了储能装置改善电力系统暂态稳定性的作用,分析了储能装置在不同安装地点以及不同安装容量下对系统暂态稳定性的影响,并给出了效果对比分析,对储能装置实际应用具有一定的指导意义。最后,通过实际华东电网宁德-双龙通道的仿真分析,验证了储能装置在改善电力系统暂态稳定性,抑制系统振荡方面的效果。     

A robust SMES controller design for stabilization of inter-area oscillations based on wide area synchronized phasor measurements

This paper proposes a robust power controller design of superconducting magnetic energy storage (SMES) based on wide area synchronized phasor measurement units (PMUs) for stabilization of inter-area oscillation. The structure of active and reactive power controllers of SMES is the first-order lead/lag compensator. Assuming multiple PMUs are located in an interconnected power system, the steady state phasor data are obtained by applying the small load perturbation. Using the phasor data, the simplified oscillation model (SOM) included with SMES power controllers can be identified and applied to estimate the dominant inter-area oscillation modes. In the robust control design, unstructured system uncertainties such as various operating conditions, system parameters variation, etc., are represented by the inverse additive perturbation and included in the SOM. To enhance the system robust stability margin, the optimization of SMES control parameters is solved by genetic algorithm in the SOM. Simulation studies in the West Japan 6-machine power system confirm that the robustness of the proposed SMES is much superior to the conventional SMES against various operating conditions and fault locations.     

基于二次系统优化的储能变流器惯性提升方法

为了提升储能系统的虚拟惯量,提高电力系统的稳定性,针对储能变流器,给出了一种基于二次系统优化储能变流器惯性提升方法。通过构建完整的状态空间模型,分析了在不同控制器参数下系统的动态特性,揭示了虚拟同步机的振荡特性。在此基础上,设计了基于状态观测器的线性二次型最优控制器,并对储能电站二次系统进行优化,在保证交直流系统稳定性的前提下,弥补了传统虚拟惯性控制器对稳定性的不利影响。基于DIgSILENT/PowerFactory和Matlab的联合仿真验证了所构建状态空间模型的精确性和控制器的有效性。     

Impact of energy storage system on load frequency control for diverse sources of interconnected power system in deregulated power environment

This paper focuses Load Frequency Control (LFC) mechanism for multi-generating two areas interconnected power systems with energy storage system in a deregulated power environment. The two areas, demarcated as Area-I and Area-II, consist of thermal, hydro and gas power units. This paper also incorporates the economic load dispatch mechanism into the LFC for economical division of load during load deviation. Small signal stability analysis through participating factor has also been done to determine the oscillation state of the system, i.e., frequency deviation in both areas. Therefore, proper controller is required to reduce the oscillation of the system. The optimum value of the integral gain of the integral controller has to be selected to achieve the goal. Hence, Opposition-based Harmonic Search (OHS) technique is used for the optimization purpose. During major disturbance in the areas, primary and secondary controllers are not sufficient to reduce the frequency and tie-line power oscillation due to slow response of the governor mechanism. Therefore, energy storage system, i.e., Redox Flow Battery (RFB), is used for improvement of the dynamic response of the system which has very small time constant and quick response. The proposed control mechanism has been analyzed in a deregulated power environment with the help of different simulation case studies to find out improved dynamic performance over integral control strategies.     

高渗透率可再生能源接入系统中储能应用综述

具有间歇性和波动性的可再生能源大规模接入系统给电网电能质量、安全稳定等方面带来不利影响,储能技术为高渗透率可再生能源接入系统提供了解决方案。在梳理现有储能装置类型及其典型应用的基础上,给出了储能从电能存储环节到电能变换环节的基本模型、从单点控制到多点协调控制的控制策略,分析了储能在高渗透率可再生能源接入系统中平抑功率波动、参与峰荷管理、提升传输能力、改善电能质量、参与系统调频、增强系统运行安全性等方面的应用场景,并从装置开发、优化规划、运行控制和运营模式等方面探讨了储能大规模应用的发展趋势,分析了其对能源互联网发展的推动作用。     

基于SMES外环主控制策略的功率震荡抑制研究

长治-南阳-荆门特高压试验示范工程是目前华北和华中两大区域电网之间唯一的联络线,自2008年投运以来,联络线上出现了较大幅度的功率波动。超导储能（SuperconductorMagneticsEnergySystem,SMES）装置具有无损高效储能与快速电能转换的特性,本文分析了SMES装置抑制功率振荡的机理,建立了含有SMES的两区四机系统电磁暂态模型,采用多种SMES外环主控制策略进行仿真计算,实现联络线功率振荡的抑制,并比较了几种控制策略的优缺点。仿真结果表明,基于多种外环主控制策略的SMES装置能够有效抑制特高压联络线的功率振荡,提高区域电网联网的稳定水平。