2008年冰灾期间华中电网WAMS系统实测低频振荡事件分析

对2008年冰灾期间华中电网WAMS系统记录的低频振荡事件进行了归纳总结,分析了低频振荡事件的激发形式、振荡原因、振荡特点及其对电网造成的影响;选取WAMS系统实测的典型低频振荡事件进行了详细分析和仿真重现,以更好地了解和掌握电网的真实动态特性,为华中电网的安全生产和运行提供参考.     

华中电网WAMS实测区域低频振荡仿真

2008年冰灾期间,华中电网广域测量系统(wide area measure system,WAMS)多次记录到低频振荡事件。文中以1月21日03:31:39 WAMS实测的典型区域低频振荡事件为例,利用电力系统分析综合程序6.25对其进行了仿真分析,通过频域和时域稳定计算对其进行了重现。结合选定的能量管理系统、WAMS实测运行方式及其录波数据,对潮流电压及低频振荡的静态和动态特性进行了仿真,分析了低频振荡产生的原因、振荡特点及其抑制措施,为华中电网的生产运行和发展规划提供了参考,同时对有关静态及动态模型参数和计算工具的工程可信度进行了校核,为电力系统的仿真计算提供了借鉴。     

基于WAMS和奇异熵矩阵束方法的电网低频振荡仿真分析

分析了用传统的小干扰稳定分析方法研究互联大电网运行特性时存在的不足,提出了基于广域测量系统(WAMS)和奇异熵矩阵束方法的综合分析法。该方法将奇异熵用于模态阶数的提取,既能在有无噪声的情况下都准确确定模态阶数,又能减少计算复杂度。以华中电网2009年6月17日发生的由金竹山B厂开关爆炸导致的电网功率波动事件为例,对比了小干扰稳定分析方法和所提出的综合分析法的仿真分析结果。结果表明,基于WAMS和奇异熵矩阵束方法的综合分析法是以特征值分析法为代表的传统低频振荡分析方法的有效补充,能够较为准确、及时、全面地反映电网的振荡特性,为分析由多重扰动引起的或特殊运行方式下的低频振荡现象提供了有效手段。     

基于WAMS录波数据的华中电网低频振荡事件仿真复现分析

分析了用传统的小干扰稳定分析方法研究互联大电网运行特性时存在的不足,指出利用WAMS实测数据对研究由多重扰动原因引起的或特殊运行方式下的低频振荡现象尤为有利.结合华中电网“6.17”金竹山事件,对比了小干扰稳定分析方法和基于WAMS实测数据进行的时域仿真方法的分析结果,并针对传统的PRONY分析工具不能很好拟合不同时间段多重扰动下的暂态响应曲线这一问题,提出利用奇异熵矩阵束方法对实际振荡信号进行模态辨识.仿真结果表明,该方法是以特征值分析法为代表的传统低频振荡分析方法的有效补充,能够较为准确、及时、全面地反映电网的振荡特性.提出的方法为分析由多重扰动原因引起的或特殊运行方式下的低频振荡现象提供了参考.     

广域测量系统及其在华东电网的应用

随着电网的发展和电力市场的推进,电力系统运行的复杂程度日益增大。作为电网动态实时监测的新技术和重要手段,广域测量系统(WideAreaMeasurementSystem,简称WAMS)对电网的安全稳定运行发挥了重要的作用。国内外对WAMS的研究和应用都相当重视。介绍了华东电网中的WAMS及其应用经验,以及华东电网正在研发的新一代WAMS,即广域监视分析和系统保护系统(WideAreaMonitoringAnalysisPro tection control,简称WAMAP)。     

华中电网动态稳定特性演化规律及防控体系构建

随着电网格局、电源结构等因素不断变化,华中电网动态稳定特性经历了复杂的演化过程,近年来呈持续下降趋势,已成为制约电网稳定运行的短板。该文总结了华中电网动态稳定特性演化过程及特点,系统性研究了电网结构、运行方式、机组励磁系统参数等关键因素的影响。结合电网实际情况,从关键机组励磁参数优化、电网运行方式优化、扰动源监控定位、直流附加控制等方面入手,设计了包含预防控制和紧急控制的电网动态稳定防控体系,全面提升电网动态稳定水平。通过仿真分析和工程实践,验证了所提防控体系的可行性和有效性。     

基于RTDS和PSASP的大区电网低频振荡研究

为理解和解决电力系统的低频振荡问题,结合川渝并入华中电网互联输电的实际工程,基于低频振荡故障的数学模型和机理的研究,计算分析了目前华中电网产生低频振荡的几率、地点和稳定特性。利用实时数字仿真系统(RTDS)搭建大区电网等值简化模型,并利用RTDS和电力系统综合程序(PSASP)对电力系统中常见的抑制低频振荡故障方式进行计算分析和比较,总结出有关规律以进一步研究和抑制全国联网后可能伴随的低频振荡。     

一种系统断面自适应复合解列判据

基于广域测量系统(WAMS)信息,提出了一种断面自适应复合解列判据及相应的解列方案.该自适应复合判据不仅利用Ucosψ的原理反映振荡中心电压的变化规律,而且加入动作特性独立于振荡中心位置的电流变化辅助判据,可及时检测系统是否失步.山东电网仿真结果表明:该判据能自动适应运行方式的变化,动态捕捉振荡中心,弥补单一判据的不足.     

基于多信息源的大电网低频振荡预警及防控决策系统

低频振荡是威胁互联电网安全稳定运行的关键因素之一。负阻尼机理低频振荡和强迫功率振荡在我国均有发生。基于WAMS和EMS实时多信息源相结合,提出一种将低频振荡实时监测预警、扰动源定位、动态稳定控制策略在线搜寻综合应用于大电网的动态稳定防控方法。阐述了系统整体功能架构,介绍了多机理低频振荡防控并行技术方案。通过Prony计算、振荡能量指标、运行参数特征值灵敏度分析、模式匹配策略等方法实现低频振荡在线预警及防控,并指出了所涉及的关键技术。该系统可实现大电网低频振荡快速量化评估与辅助决策,对提高电力系统动态安全预警及防控水平,具有重要理论指导和工程实践意义。该原理方法在河南省互联电网低频振荡防控系统中得到实际应用。     

渝鄂异步互联对华中电网运行特性的影响

针对规划的渝鄂异交流同步互联通道改造为背靠背柔性直流异步互联通道后对华中电网的运行特性的影响进行计算分析。比较了异步联网前后三峡近区短路电流变化情况,分析了四川电网内部发生大扰动后对华中电网安全稳定性的影响,以及华中系统小干扰稳定特性的变化情况。计算结果表明,渝鄂背靠背投运后,三峡近区短路电流减小,华中电网振荡模式有所变化,三峡近区的暂稳特性严重恶化,同时龙泉、恩施电网存在孤网运行的风险。针对上述问题提出新建龙斗四回、宜渔双回、恩渔四回的网架补强方案,验证了该方案的有效性。研究结果对华中电网规划、运行及国内同类直流工程设计都具有一定参考价值。     

原动机调节系统对电力系统动态稳定的影响

随着电网的发展、互联系统的形成和发展,电力系统动态稳定问题日渐突出。原动机调节系统作为电力系统中的一个重要部分,在维护系统稳定和提高电能质量等方面有重要的作用。为了更好地开展区域互联电网稳定性分析,研究原动机调节系统对电力系统动态稳定的影响十分必要。该文从机理上研究原动机调节系统对电力系统动态稳定的影响。从时域和频域2方面对机理分析结论进行了验证。建立了Dw-Dd坐标系,研究得出了原动机调节系统提供正阻尼或负阻尼的区间。在Phillips-Heffron模型中引入了原动机调节系统传递函数模型,对其进行了频率响应特性及阻尼特性分析,提出了分界频率的概念,并得出了一般性结论。在单机无穷大系统和多机系统中,研究了原动机调节系统主要参数对电力系统动态稳定的影响,通过频域小干扰计算和时域Prony分析,验证了机理分析结论的正确性。原动机调节系统对电力系统动态稳定的影响,除了与调节系统本身参数有关外,还与系统振荡频率以及机组对某个振荡模式的相关程度有关。     

一种电力系统稳定性动态分析的统一方法

为了解决电压稳定问题,基于电力系统动态分析的微分代数模型,提出了一种有效的动态稳定分析和失稳类型判别方法。利用带预测-校正步骤的延拓算法追踪平衡解流形,并采取考虑平衡解流形曲率大小的自适应策略控制步长,在平衡解流形曲率较小处采用较大步长,而在平衡解流形曲率较大处采用较小步长;在计及元件动态特性的基础上,利用小扰动法在每个平衡点分析电力系统的动态稳定性,并用数值摄动法计算状态矩阵;利用状态变量的模式参与因子判断系统的动态失稳类型。使用本文所提方法对New England 10机39节点系统进行了仿真分析,实验结果证明了本方法的有效性和实用性。     

电力系统负荷模型研究综述

负荷模型研究的主要目的是为电力系统稳定计算提供精确的负荷模型。采用乐观或保守的负荷模型将会对电网安全或经济运行造成不利影响。随着系统规模的不断扩大和新型用电设备不断出现,负荷的动态特性也变得越来越复杂。早期的简单负荷模型已经不能满足当前互联电网稳定计算的需要。综述了负荷模型的发展历史、负荷建模的常用方法、常用负荷模型及对系统稳定的影响,结合最新研究进展,提出了应该建立区域电网负荷模型动态数据库,并指出了下一步需要研究解决的问题。     

综合频域和时域prony分析的大系统动态稳定水平实用化评价方法及其WAMS验证

伴随电网建设和跨区互联电网发展,电网结构不断加强、系统规模逐渐扩大,大系统稳定特性趋于复杂,多种稳定因素相互交织,动态稳定水平成为电网运行中愈来愈受关注的稳定问题。介绍了一种综合频域分析和时域prony分析计算结论,综合评价系统动态稳定水平,合理确定电网运行动态稳定限额的方法,对于电力系统调度运行部门具有实用性和指导性。     

变压器分接头对电压稳定的影响及动作限域的构成

本文运用带负载变压器分接头转换器的非线性关系,用阻抗性负载及退耦的无功－电压关系,对Ｍ重ＯＬＴＣ网络模型的电压稳定域作了分析,通过合并多维矩形域的方法形成分接头的动作范围。最后对２ＯＬＴＣ系统的稳定域的形成作了较详细地分析。     

基于向量场正规形方法的功角和电压稳定特征分析

通常意义下的功角稳定性和电压稳定性事实上只反映电力系统稳定性的不同方面,作为一个整体,电力系统稳定性本质上是一个综合问题.文中采用向量场正规形理论,对系统稳定运行点的特性进行研究,发现应用向量场正规形方法得到的高阶解析解包含了电力系统稳定性的更多信息,便于分析和理解系统非线性的本质.用它来研究系统内部模式间的非线性相关作用,可以分析出功角和电压稳定的特征,为分析强非线性下系统的稳定性及非线性特性提供了一条新的有效途径.同时,还用非线性动力学方法分析了系统的稳定运行点和不稳定运行点的特性,并与文中所使用方法的分析结果进行了比较,对一个简化电力系统的分析实例表明,电力系统中的各种稳定模式是相互影响的,系统在稳定边界附近所表现出来的非线性现象和相应的不稳定运行点的特性一致反映了系统所面临的失稳模式.     

Visualization of results of load flow calculation and dynamic simulation

This paper proposes graphical representation methods of static and dynamic characteristics of power systems. The methods use the computed results of load flow calculation and dynamic stability calculation. This work develops three kinds of representation methods using maps and animation which are sequential graphical representation of maps based on dynamic stability calculation. Conventionally the results of load flow calculation and dynamic stability calculation are represented and comprehended using load flow maps or dynamic swing curve. However, quick and effective comprehension of power system characteristics by such conventional representation methods is becoming more difficult as power systems to be analyzed are becoming larger and more complicated, especially in power systems with many loops or grids. Graphical representation using the proposed methods makes it easy to understand the static and dynamic characteristics of power systems quickly and comprehensively. In addition to these methods, this paper proposes a heuristic logic that makes it possible to draw maps automatically. It is very convenient to apply these methods to arbitrary power systems even if their constitutions or characteristics are not well known.     

动态过程的幅频调制统一本质与系统稳定问题分类及新能源发电构网能力创新

新能源发电引起的新型稳定问题日益凸显,引起了业界对电力系统稳定问题分类问题的重新关注。然而,由于目前未能基于系统的基本运行机制与目标建立起系统统一的稳定问题分类,对系统面临的各种失稳现象难以进行合理分类。同时,新能源发电作为主力电源,将自然承担着维持电力系统安全稳定运行的责任,对新能源发电具备构网能力的需求变得越来越迫切。针对上述需求,基本思路是回归到系统运行机制,从电压的幅值与频率稳定是系统运行一般化目标的本质认识上讨论系统基本稳定问题以及运行对设备的需求。本文首先阐述了电力系统基本运行机制与目标,并以此为主线,基于系统的基本运行机制与目标对不同装备的一致性与不同装备动态时间尺度的差异性,提出了统一的电力系统稳定问题分类框架；在此基础上,基于系统运行目标并结合新能源发电的特点阐述了对新能源发电构网能力的一般需求及暂态构网能力的需求。     

基于Matlab的双馈风力发电系统动态仿真

本文以双馈风力发电系统为研究对象,建立了双馈风力发电系统的动态数学模型,包括风速、风力机、双馈发电机以及补偿电容器四个部分。利用Matlab/Simulink建立了仿真系统模型,详细论述了仿真的方法和过程,并对风电场接入电力系统进行了动态稳定分析,论文同时就如何提高风电系统短路故障后的动态稳定性进行了研究。     

电力系统稳定器反调效果的研究及验证

当前电力系统功率振荡模式越来越复杂,且动态稳定性问题日益突显。为此列举了3种当前主流电力系统稳定器(power system stabilizer,PSS)的模型结构及原理,分析了PSS模型中有功型(PSS1A)反调产生的机理及加速功率型(PSS2B)、多频段型(PSS4B)抑制反调的原理,以及有功调节速度、PSS参数选择等因素对抑制反调效果的影响。基于实时数字仿真系统对2种电力系统稳定器模型抑制反调的效果进行了验证和比较,得出其抑制反调的原理和现场参数整定的依据。指出合理的参数配置可以减小反调的发生,提高电力系统的动态稳定性,为发电机组的稳定运行和现场试验提供参考依据。