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。     

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。     

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。     

应用暂态稳定测度指标的参数灵敏度分析方法

轨迹灵敏度方法在电力系统领域中有着广泛的应用,元件参数是影响电力系统暂态稳定性的重要因素。通过轨迹灵敏度分析,明确各元件参数对暂态稳定性的影响程度,从而为电网运行提供指导性的参考依据。根据提出的暂态稳定测度指标在实际电网中以发电机和励磁系统的参数为例,检验了暂态稳定测度指标分析结果与轨迹灵敏度分析结果的一致性,表明基于本文测度指标的灵敏度分析结果能反映参数对暂态稳定性的影响程度,因而对于其他元件参数的灵敏度分析也同样适用。文中提出的暂态稳定测度指标可为检验参数对暂态稳定性的影响程度提供新的思路。     

基于轨迹断面特征根的电力系统暂态稳定定量评估

针对现有暂态稳定定量评估计算速度慢的问题,基于轨迹断面特征根研究了电力系统暂态稳定定量评估方法.基于单机无穷大系统研究了轨迹断面特征根对极限切除角的影响,并采用斯皮尔曼分析研究了极限切除时间(critical clearing time,CCT)与轨迹断面特征根的相关性,在此基础上通过自组织特征映射(self-organization feature map,SOFM)和反向传播(back propagation,BP)神经网络建立了电力系统CCT评估模型,并通过WSCC-3机9节点算例验证本文方法有效性.结果 表明,轨迹断面特征根与系统CCT存在显著相关,基于轨迹断面特征根可以有效对电力系统暂态稳定定量评估.     

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.     

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Taylor级数轨迹灵敏度的动态安全域求解

动态安全域(DSR)是电力系统稳定分析的重要内容,实用动态安全域(PDSR)由描述各节点注入功率上、下限的垂直于坐标轴的超平面和描述暂态稳定性临界点的超平面围成。结合轨迹灵敏度法和高阶Taylor技术,推导轨迹灵敏度的高阶Taylor级数递推求解形式。基于势能界面(PEBS)法和高阶Taylor级数轨迹灵敏度技术,快速有效地计算能量裕度灵敏度,从而迭代求解临界功率注入点。利用临界功率点的能量裕度灵敏度数值,求解电力系统有功功率注入空间上的PDSR。New England 10机39节点系统的仿真结果验证了所提方法的有效性。     

基于交替方向乘子法的电网电压相量轨迹拟合及暂态稳定评估指标构建

电力系统暂态稳定态势量化评估是大电网在线安全防御的主要部分，而如何针对电网动态轨迹信息构建暂态稳定预估指标是关键。电网电压相量轨迹信息蕴含更丰富的稳定行为特征。文章以双机系统为例，首先从轨迹几何角度分析了发电机暂态能量转化与电压相轨迹之间演变规律；继而在扩展等面积准则(extended equal area criteria, EEAC)的基础上推理验证了其在多机系统下的普适性；为实现暂态稳定快速预估，提出了一种基于交替方向乘子法的轨迹拟合方法，该方法在拟合精度与速度上具有明显优势；在此基础上，以电压相量轨迹拟合曲线的弧长距离为数据支撑，构建了一种暂态稳定快速预估指标。最后，以新英格兰10机39节点系统与某省级电网的仿真数据为例，验证了该方法评估有效性。     

多机电力系统发电机的同步稳定特性分析

为进一步认识发电机同步稳定性特性,基于动态过程的轨迹,分析了多机电力系统的发电机稳定性物理特性及不稳定平衡点特性。用基于全系统状态空间轨迹的动态单一奇点(DIS)研究了系统中各台发电机的详细动态过程,并揭示了基于轨迹的动态单一鞍点(DISP)是发电机失稳时所具有的特性。某6机22节点简化实际系统的算例证实了该研究方法的有效性。     

根据轨迹计算故障切除时间灵敏度的方法

提出一种仅由角速度来计算功角对故障切除时间灵敏度(sensitivity of power angle to fault clearing time,SPAFCT)的方法。通过对不同详略程度发电机模型的分析,导出SPAFCT与角速度轨迹之间的关系,由此可实现根据轨迹计算SPAFCT。研究表明,SPAFCT与角速度轨迹之间的关系不随模型详略程度(模型阶数)而改变,说明在由角速度轨迹计算SPAFCT时不会受到系统模型参数误差的影响。单机系统和10机39节点系统的算例表明,所提方法具有较高的计算精度且计算简便。算例还表明SPAFCT中蕴含了丰富的电力系统暂态稳定裕度的信息。     

基于2阶轨迹灵敏度的暂态稳定约束最优潮流计算

针对现有基于轨迹灵敏度技术的暂态稳定约束潮流计算中存在的问题,计算出发电机转角对控制变量的2阶轨迹灵敏度,并利用1阶和2阶轨迹灵敏度更精确地描述发电机转角与所有发电机有功和无功出力之间的2阶泰勒展开表达式。此外,根据时域仿真,将多机系统等值为单机无穷大母线系统,并根据等值系统的临界功角轨迹建立严格的暂态稳定判据。据此可建立更为合理的暂态稳定约束最优潮流模型。新英格兰10机39节点和英国20机100节点系统的仿真结果验证了该方法的准确性和有效性。     

基于支持向量机和长短期记忆网络的暂态功角稳定预测方法

为实现暂态功角稳定性及功角轨迹的预测,提出一种支持向量机(SVM)与长短期记忆(LSTM)网络相结合的预测方法。根据系统动态特性构造暂态特征变量,采用SVM训练暂态稳定性分类器,对暂态稳定进行初步评估;利用LSTM网络对分类器评估的失稳样本进行发电机功角轨迹预测,提前发现失稳机组,减少误判样本数。通过IEEE 10机39节点系统产生训练样本并对所提方法进行测试,结果验证了所提方法的快速性和精确性。     

多故障暂态稳定约束最优潮流的轨迹灵敏度法

将暂态稳定约束最优潮流(transient stability constrained optimal power flow,TSC-OPF)计算过程分解为潮流、暂态稳定及轨迹灵敏度、降阶二次规划最优潮流3个子问题的交替求解。在迭代过程中,根据潮流和暂态稳定计算得到状态变量和代数变量时变轨迹;由此判断系统的稳定性,并计算失稳时刻状态变量和初始时刻代数变量对发电机有功和无功功率的轨迹灵敏度;据此将暂态稳定约束最优潮流问题转化以发电机有功和无功功率增量为独立变量的降阶二次规划最优潮流问题;求解这个二次规划模型得到发电机有功和无功功率增量。通过这种交替求解,最终能寻找到满足暂态稳定约束的最优潮流解。以此为基础,提出了不受故障类型和模式影响的多故障处理方法。新英格兰10机39节点和UK 20机100节点系统的计算结果表明,所提方法在计算精度和速度方面具有一定优势。     

关于轨迹分析方法在单机系统中有效性的仿真研究

本文概要介绍了定量评价电力系统暂态稳定性的轨迹分析方法。用仿真结果验证了轨迹分析方法在单机系统中的有效性。说明了关于稳定指标的单调下降性定理中的充分条件容易被实际系统的运行条件所满足。     

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)。     

基于WAMS的电力系统暂态稳定的快速预测

提出一种基于广域测量系统WAMS(Wide areaMeasurementSystem)的电力系统暂态稳定实时快速定量分析的方法。该方法根据PMU实时采集的各发电机转子角速度及电磁功率,通过预测扰动结束后系统运动轨迹和基于暂态能量的轨迹分析法来评估系统的暂态稳定性。在 6机系统上进行仿真计算,结果表明,该方法能有效预测电力系统的暂态稳定性。     

短路故障下单机无穷大系统的暂态稳定仿真分析

电力系统暂态稳定性是评估电力系统安全稳定运行的重要指标。短路故障是电力系统暂态稳定分析中最常见的大干扰信号,因此着重分析短路故障情况下电力系统暂态稳定变化特性。当系统发生短路故障时,根据发电机转速变化曲线可判断系统暂态稳定性。通过改进欧拉法对发电机转子运动方程进行数值求解,获得发电机转速的数学计算模型。采用单机无穷大系统模拟实际电力系统,建立短路故障下暂态仿真模型,从切除故障时间和调节发电机励磁系统两个方面分析电力系统暂态稳定性,结果发现通过快速切除故障和调节励磁放大系数均可保障系统的稳定性。研究成果可为电力系统稳定性的分析和控制提供有力的支持。     

基于WAMS的电力系统暂态稳定的快速预测

提出一种基于广域测量系统WAMS(Wide-area Measurement System)的电力系统暂态稳定实时快速定量分析的方法.该方法根据PMU实时采集的各发电机转子角速度及电磁功率,通过预测扰动结束后系统运动轨迹和基于暂态能量的轨迹分析法来评估系统的暂态稳定性.在6机系统上进行仿真计算,结果表明,该方法能有效预测电力系统的暂态稳定性.