基于故障后最小动能轨迹的同步发电机暂态稳定性分析方法

为了简单并准确地分析同步发电机暂态稳定性,提出结合时域仿真,并分别利用故障后系统稳定和不稳定时的故障切除时间和最小动能线性连接的交点,得到同步发电机的故障临界切除时间的混合评价方法。针对同步发电机模型不考虑阻尼和考虑阻尼2种情况,对提出的基于故障后最小动能轨迹暂态稳定性混合评价方法,分别进行了故障临界切除时间的计算,并和传统的故障后最小动能轨迹方法、时域仿真方法结果进行了比较。结果表明混合方法计算精度优于传统的故障后最小动能轨迹方法,该计算方法比时域法更简单。     

考虑发电机磁链衰变动态的暂态稳定性研究

基于结构保持电力系统模型,研究了发电机磁链衰变动态对暂态稳定性的影响,指出一些被证明能有效阻尼系统振荡的非线性励磁控制策略,可能缩短临界切除时间.通过对故障时磁链衰变动态在转角-暂态电动势平面变化轨迹的比较分析,得出临界切除时间缩短是故障时交流暂态电势减小造成的.通过能量函数法,以直观的图形方式给出了稳定边界,并分析了负载变化时稳定边界相应的变化情况.提出优化LgV控制器设计方法,既能保持原有的阻尼效果,又能延长故障切除时间,增强了系统的暂态稳定性.仿真结果表明了所提方法的正确性与有效性.     

应用轨迹灵敏度计算临界切除时间新方法研究

文章提出对故障切除时间轨迹灵敏度的概念和算法。研究了将该轨迹灵敏度映射为（归一化和修正）能量函数的）最小动能灵敏度的方法。并应用上述结果发展了故障临界切除时间的灵敏度分析方法。该方法的优点是灵敏度分析对系统模型没有限制，且具有过程简单、计算效率高的特点。当故障切除时间略大于临界切除时间时，仅需要一次仿真就可以准确地估算临界切除时间。在工程上，该方法可用于快速分析故障的稳定裕度。在10机39节点新英格兰典型电力系统上分析结果验证了该临界切除时间估算算法的精度和有效性。     

考虑暂态稳定约束的联络线最大传输功率计算

由于确定电力系统联络线最大功率时要考虑其故障时对系统暂态稳定的影响,故提出了一种基于能量函数灵敏度的考虑暂态稳定约束的联络线最大传输功率计算方法。该法首先确定网络在临界或失稳情况下的能量裕度及能量裕度对各发电机有功出力的灵敏度,再用等步长法和二分法按各发电机能量裕度灵敏度的大小调整有功出力,结合时域仿真法的判稳校验求出考虑暂态稳定约束的联络线极限传输功率。该法计算简单、快速,较好的解决了考虑暂态稳定约束后计算负担过重和直接法偏于保守的问题。2个算例仿真测试证实了该法的有效性。     

基于PEBS法的交直流输电系统暂态稳定分析

计及直流系统的动态构建了交直流输电系统的暂态能量函数,直流换流站交流母线电压和发电机转速功角一样作为显式变量出现在暂态能量函数中,暂态能量函数的变量从平衡点到势能边界面出口点的积分路径不作线性假设.视为慢动态的发电机转速和功角,沿着持续故障轨迹或受扰轨迹积分,而视为快动态的直流系统变量的积分路径通过修正后得到,并讨论了应用势能边界面法求取临界能量和临界切除时间的问题.分别利用所提方法和逐步积分的时域仿真法求取了4机和10机交直流输电系统的临界切除时间,通过比较验证了所提方法的有效性.     

电力系统暂态稳定性的时域仿真分析

暂态稳定分析在电力系统规划和运行分析中占有重要位置,其目的在于确定系统在给定的大扰动下发电机能否继续保持同步运行。暂态稳定分析最实用的方法是时域仿真方法。在理论分析的基础上,采用二阶R-K算法求解算例,对功角δ进行数值计算,画出时域波形,讨论极限切除角和极限切除时间。最后用等面积法则证明了时域仿真的正确性,并从切除时间角度讨论了几种短路类型对暂态稳定的影响程度。     

虚拟同步机孤岛并联系统暂态同步稳定性分析

针对虚拟同步机孤岛并联系统暂态失稳机理不明且传统等面积法则定量计算保守性强的问题,提出了一种考虑阻尼缩放的改进等面积法则。该方法运用等面积法则,将阻尼项抵消的不平衡功率缩放为对功角可积项,可定量计算虚拟同步机控制参数对并联供电系统极限切除角和极限切除时间的影响。研究结果表明,虚拟同步机的虚拟阻尼对暂态稳定性影响较大。虚拟阻尼与极限切除角和极限切除时间呈正相关;虚拟惯量与极限切除角呈负相关,与极限切除时间呈正相关,在系统容量充足的情况下应优先考虑提升虚拟阻尼。另外,初步探索了计及虚拟同步发电机过流保护的多机并联系统暂态同步稳定性研究思路,并分析了所提方法在多机系统中的适用性。最后,基于PSCAD/EMTDC仿真平台验证了理论分析和所提方法的正确性。     

含多感应发电机配电网的暂态稳定研究

随着新能源的开发和利用,小型和微型分布式发电机(distributed generator,DG)开始接入配电网,在配电网中可能会出现暂态稳定问题.鼠笼式感应发电机(induction generator,IG)由于成本低、维护方便而在分布式发电中广泛应用.研究了多感应发电机配电网的暂态稳定问题,在单台感应发电机稳定判别的基础上,定义了多感应发电机配电网的暂态稳定域和临界切除时间(critical clearing time,CCT).利用转子运动方程的静等值电路,计及配电网网络方程约束和故障后感应发电机转子转速的变化,提出一种计算配电网多感应发电机临界转速和CCT的解析法.该方法与采用动态模型的仿真方法相比,计算量小,且能够揭示出多感应发电机之间暂态稳定性的内在联系.采用PSCAD/EMTDC仿真软件中的5阶动态模型仿真验证了该方法的正确性,并且分析了静态等值计算结果小于仿真结果的原因.     

混合电力系统送端暂态稳定分析及控制

采用故障临界切除时间为指标,对交直流混合系统的送端进行了暂态稳定性分析,并提出采用最优变目标的控制策略来提高其暂态稳定性.这种控制策略考虑了直流控制与其送端临近发电机励磁控制的协调,即首先将系统驱动到按最大稳定域选样的人工中间平衡点.然后再驱动系统到所希望的平衡点.通过NETOMAC对一个典型交直流并联系统进行数字仿真,结果表明这种控制可以较大增加故障临界切除时间,提高交直流互联系统的暂态稳定性.     

基于单机无穷大母线等值和轨迹灵敏度的暂态稳定最优励磁控制

为进一步降低电力系统暂态稳定控制代价,提出通过最优控制系统快速动态装置的设定值来保证系统在故障情况下的暂态稳定性。基于单机无穷大母线等值和轨迹灵敏度法,提出暂态稳定最优励磁控制二次规划模型,通过调整发电机电压调节器参考电压设定值来控制系统的稳定性。根据单机无穷大母线等值,在暂态稳定最优励磁控制模型中引入严格的暂态稳定判据;并借助轨迹灵敏度和稳定裕度指标提高计算效率。采用稳定裕度指标后避免寻找临界稳定轨迹,从而节省大量仿真时间。在新英格兰39节点10机系统和某省级692节点138机实际系统上的仿真结果验证了所提算法的可行性和有效性。     

电力系统暂态稳定混合分析法的研究

本文从两个方面对传统暂态稳定混合分析法进行了改进：一是提出一种根据仿真结果快速确定系统临界切除时间的方法,再根据临界切除时间下的故障清除后轨迹确定系统势能峰值点;二是引入修正势能和修正势能界面的概念。本算法所有分析都建立在仿真结果基础上,具有较高的可靠性。     

Transient stability evaluation method based on kinetic energy of postfault trajectories

It is very important to maintain supply reliability in the deregulated environment. The transient stability problem is one of the major concerns in studies of planning and operation of power systems. Time domain simulation is currently the best available tool for allowing the use of detailed models and for providing reliable results. The main limitations of this approach involve long computation times. Therefore, this paper proposes a transient stability evaluation method using minimum transient kinetic energy of postfault trajectories. This method can estimate critical clearing times with only two points of the minimum transient kinetic energy, regardless of whether the trajectories after the clearing time are stable or unstable. The validity of the proposed method is shown by simulation studies with the IEEJ EAST 10‐machine 47‐bus system. © 2010 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 174(3): 18–24, 2011; Published online in Wiley Online Library ( wileyonlinelibrary.com ). DOI 10.1002/eej.21018     

基于混合方法的电力系统暂态稳定性分析

本文将数值仿真方法和暂态能量函数法相结合,提出了一种分析出力系统暂态稳定性的混合求解方法。该方法首先通过数值积分计算出系统的运行轨迹,然后利用暂态能量函数法判别出系统的稳定性。 为了避免不必要的、费时的数值积分计算,本文提出了一种仿真计算终止判据。另外,本文提出了一种曲线拟合技术,不仅可以快速地求解出系统在稳定情况下的稳定裕度,而且还可以估计出系统的极限切除时间等。 这种混合方法结合了数值仿真方法和暂态能量函数法两者的优点,为在线暂稳分析和控制提供了一个有力工具。     

归一化能量函数在河南电网暂态稳定性评估中的应用

介绍了归一化暂态能量函数在河南电网暂态稳定分析中的应用，通过归一化发电机转子运动方程，将故障后电力系统的动态过程比拟为在n维欧几里得角度空间势能谷中滚动的单位质量小球，研究故障后系统归一化暂态动能极小值与故障切除时间的关系，并在此基础上提出通过能量平移评估暂态稳定能量裕度的思想，基于能量平移及故障后系统归一化暂态能量函数的守恒性，还提出了计算故障后系统吸收归一化动能能力的新方法，最后通过该归一化能量函数在河南省网暂态稳定评估中的应用，说明了该方法的有效性。     

A new trajectory sensitivity approach for computations of critical parameters

An approach is proposed to assess critical parameters in power system through an evaluation of trajectory sensitivity factors, such as fault critical clearing time (CCT), stability limit generation of generator. Firstly, new formulations for analysis of trajectory sensitivity with respect to fault clearing time are developed. And then, an approach to map the trajectory sensitivity to a sensitivity factor of minimum corrected kinetic energy to fault clearing time is introduced. Directed by the sensitivity factor, CCTs of contingencies are evaluated through an iterative process. It is the advantage that the CCT approach can be used for power systems represented by complex models. Combined with α sensitivity, similar technique can be used to compute generation limit of generators. Case studies for both CCT and generation limit assessments are performed on the 10-generator New England test system to verify the effectiveness and accuracy of the approach.     

含构网型MMC的受端电网暂态稳定解析分析方法

针对新型电力系统中,构网型非同步机电源和同步机电源之间可能发生的暂态失稳现象,提出了适用于含构网型模块化多电平换流器（MMC）的受端电网暂态稳定解析分析方法。在故障期间和故障清除后系统中分别采用电流源和电压源对构网型MMC进行建模,并据此模型提出了临界切除角和临界切除时间的解析计算方法。基于所提解析分析方法,研究了MMC故障期间注入电流幅值和相角、故障位置、同步机和MMC对负荷的供电占比等关键因素对系统暂态稳定的影响机理。基于PSCAD/EMTDC搭建的电磁暂态仿真模型验证了所提解析分析方法的有效性、准确性和鲁棒性。     

基于归一化能量函数的临界切除时间并行仿真算法

随着新能源的广泛接入和电力系统的发展,新一代电力系统的规模日益增大,其安全稳定问题面临更为严峻的挑战,评估和求取临界切除时间是分析的关键环节。基于归一化能量函数,利用最小归一化暂态动能曲线与临界切除时间的关系,提出一种并行计算临界切除时间的仿真算法, 并且基于IEEE10机39节点系统和宁夏实际电网,对算法的有效性和速度进行了验证,说明算法能准确、快速稳定地计算临界切除时间。     

电力系统在线暂态稳定分析方法

提出了一种电力系统在线暂态稳定分析方法。结合故障时域仿真,建立了一个2维1阶微分方程组。该微分方程组描述了相点在一维坐标轴上的运动,可用于观察电力系统的功角稳定性。在此基础上提出的功角稳定判据可以方便地判断电力系统的功角稳定性。该方法有效地简化了暂态稳定分析过程,且避免了因功角差阈值选取不当造成误判的问题。文中还研究了针对相点运动构造的能量函数,利用故障后的最小动能定义了描述故障严重程度的稳定指标。2007年华北电网的算例说明了上述方法的有效性。     

发电机磁链衰变动态对暂态稳定影响分析

基于能量函数法研究了发电机磁链衰变动态,尤其是故障时的动态对暂态稳定的影响。以图形的方式说明了转子角与暂态电动势平面中稳定边界随负载的变化情况。利用转子角、暂态电动势和稳定边界的关系,通过对故障时磁链衰变动态的比较分析,解释了某些具有良好阻尼效果的非线性励磁控制器可能缩短临界切除时间的原因。并且针对上述的励磁控制器提出了改进方法来同时实现暂态稳定与动态性能的提高。仿真结果说明了其有效性。