福建电网分区动态等值研究

对与华东电网互联的福建电力系统进行了基于同调等值法的分区等值,在等值过程中对系统线路参数和发电机参数进行了调整和聚合,得到了在网络拓扑结构不变条件下适用于不同运行方式的等值模型。该模型能够仿真系统的运行特性,并适用于RTDS建模和其它电力系统仿真软件的建模。     

基于同调机群识别的动态等值方法的工程应用

在PSS/E环境下建立了大规模电力系统的动态等值模型,动态等值包括发电机同调机群的识别、同调机的聚合和网络化简.发电机同调机群的识别采用时域仿真方法,同调机的聚合采用经典模型,网络化简采用拓扑化简.以华东电网为例,阐述了等值系统的建立过程,并对等值系统和原型系统进行了仿真分析和比较,仿真结果表明,等值系统可以很好地再现原型系统的动态特性.     

在线安全预警系统中的网络模型重建

电网在线安全评估和决策需要一个信息完整而且正确、可靠的实时电网模型.电网模型重建是要保证内部电网模型的正确性,同时实现外部电网模型的动态等值及其与内部电网的在线合并.文中采用保留缓冲网络的外网同调等值算法以提高外网等值精度;采用多Qθ节点潮流和灵敏度技术实现内外电网模型的合并,并保证合并前后内网状态不变.利用某大区电网离线数据和下属省级电网的在线数据进行了计算,结果表明该算法在速度和精度上都能满足在线应用的要求.开发的算法和软件模块已嵌入在线安全预警系统中,并在某省级电网投入在线运行.     

适用于电磁暂态仿真的大电网简化方法及在南方电网的应用

为了减少采用电磁暂态仿真程序研究大规模交直流电力系统中交流系统不对称故障时的计算量,提出了采用发电机支撑强度进行动态等值的方法。根据500 k V主干网架母线与低压网络拓扑结构以及低压网络是否含有发电机分别采用3种标准等值结构替代;其次采用时域聚合法得到等值发电机参数;最后针对动态等值结果评价提出3个量化指标。该文对南方电网2020年规划数据进行等值计算,比较了等值前后主干网架的稳态潮流、短路电流水平和暂态响应特性。比较结果表明,该等值方法既能保证等值前后主干网架稳态潮流不变,又能保证短路电流近似不变;等值系统极大简化原型系统的同时,保持了一定的动态响应相似性。     

基于虚拟同步发电机控制的VSC类同调等值方法

针对含有采用虚拟同步发电机控制(VSG)策略的电压源型换流器(VSC)的电网,开展其局部的电磁暂态仿真等值方法研究。分析了VSC具有同步发电机特性后的功角特性在电网等值中的可行性。类比交流同调性判别的方法,设计了适合于VSC的类同调判据,提出了基于虚拟同步发电机控制的VSC参数聚合方法。在PSCAD/EMTDC仿真环境下搭建了基于虚拟同步发电机控制的VSC并联运行模型,划分了内部区域和外部区域。基于系统在单相接地故障扰动下各VSC的虚拟功角曲线,判断了其类同调性,划分了不同的类同调VSC群,并分别进行了参数聚合。最后对比了等值前、后的外部区域对内部区域的输出有功、无功曲线,误差分析结果表明等值前、后VSC群的潮流基本不变,从而验证了所提基于虚拟同步控制的VSC群类同调等值方法的正确性和有效性。     

蚁群算法在发电机动态参数聚合中的应用

在大规模电力系统中,暂稳仿真的计算量越来越大。电磁暂态仿真则需要对系统进行等值简化,以满足电磁暂态尤其是实时仿真的需要。针对同调机群参数聚合,提出了一种基于连续空间寻优改进蚁群算法的参数聚合方法,该方法可以获得等值机及其调节系统的详细模型。为此,对IEEE 10机39 母线系统进行了等值计算。仿真结果表明,与频域拟合相比,所提出的算法能保证发电机摇摆曲线与等值前基本一致,较好地保持被等值部分对原系统的动态影响,有效提高了等值的动态精度。     

舰船电力系统发电单元时域聚合方法

根据现有等值方法,提出了一种改进的、适合舰船电力系统特点的在线动态等值方法。该等值方法在对发电单元进行聚合时,发电机、励磁系统、调速器都保留原有模型结构。根据舰船电力系统特点,发电机采用考虑次暂态的六阶模型,给出了基于六阶发电机模型的参数计算公式和聚合的一般步骤。在计算等值模型的参数时,采用了时域的非迭代代数运算,减少了运算时间。在对某一实际包含12台发电机的舰船电力系统进行建模等值时,应用该方法,给出了等值参数及在PSCAD/EMTDC仿真环境中的动态响应曲线。验证了该等值聚合方法的有效性。     

一种适用于电磁暂态仿真的等值简约方法

提出了一种基于物理等效的适用于电力系统电磁暂态分析的电力系统动态等值方法,该方法根据等值后发电机对主干网架的支撑强度保持不变的原理对系统进行动态等值。利用该方法对江苏电网进行了动态等值简化,通过对原型系统和等值系统的动态仿真分析比较,表明简约等值系统很好地保持了原有系统的本质特性。另外,本文从理论上证明了只要已知用于潮流计算的输电线路参数,则不管线路的真实长度如何,就能直接导出用于电磁暂态仿真的Bergeron模型。     

电力系统动态等值中发电机的选择方法

为了提高电力系统动态等值精度,文中根据预想故障下扩展等面积准则(EEAC)法提供的主导分群模式以及发电机参与因子来划分研究系统.首先保留临界群中所有发电机及余下群中参与因子大的发电机;其次,保留与上述发电机电气距离小的节点,作为保留发电机的缓冲节点;最后,以上述发电机和节点组成全网的研究系统,对余下的电网采用同调等值法进行等值.此外,提出了评价动态等值精度的指标.算例表明,采用上述方案等值,基本上保留了全网的重要细节.     

结构约束特性同步发电机及励磁系统动态参数聚合方法

针对动态等值中发电机及其励磁系统的聚合问题,提出一种解析聚合方法。该方法精确考虑了母线化简时将等值机移至公共母线时电压角度的变化。发电机及其励磁系统的等值参数通过非迭代的解析推导能够直接求取。基于发电机励磁系统模型状态空间系数矩阵的结构约束特性,本文实现了模型不同的励磁系统的动态聚合。与传统基于传递函数拟合和时域仿真的聚合方法相比较,本文方法对含不同发电机及其励磁系统模型复杂大电网的动态聚合问题有更强的适应性。     

基于电网动态等值的PSS参数智能优化方法

针对电网静态等值方法无法反映发电机近端机组的影响,提出一种新的电网等值方法,将发电机以外的系统等值为一台二阶动态机组和无穷大母线的并联,根据发电机机端数据,采用电网静态等值方法和递推最小二乘法辨识动态等值系统的参数;采用三机系统的线性化Heffron-Philips模型求得励磁控制系统的无补偿相频特性;根据相位补偿原理采用模拟退火粒子群优化算法对电力系统稳定器(power system stabilizer,PSS)参数进行智能优化。仿真结果表明,优化后的PSS参数能够提供更多的阻尼,更好地抑制低频振荡。     

基于边界支路的电网等值方法

使用PSCAD软件对大规模电力系统的局部区域进行电磁暂态分析时,需要将整个系统分为内部系统和外部系统2部分,并对外部系统进行等值简化。由于Ward等值方法获得的外部系统等值参数包含了内部系统π形联络线的对地导纳参数,导致外部等值系统与内部系统拼接后不能复现原系统潮流。因此提出了一种基于边界支路的外网等值方法。在内部系统与外部系统之间串入阻抗极小的边界支路,然后再使用Ward等值方法,可保证获得的外部系统等值参数不包含内部系统的任何参数。同时,该方法克服了PSD-SCCP等值模块只能对整个电网进行等值计算的局限性,给出了利用PSD-SCCP实现基于边界支路的外网等值方法的具体步骤。理论和实际系统算例分析表明,该方法具有极高的准确性和实用性。     

基于连续体模型的电力系统机电距离研究

基于电力系统的连续体模型,通过机电距离的概念研究机电扰动在电力系统中的传播特性,可以将大型电力系统划分为研究系统和外部系统,或将外部等值系统划分为多个同调的子区域,这是动态等值必需的前提步骤.定义了一个新的复合机电距离,给出了其物理意义和计算方法.通过New England 10机39节点标准测试系统,用连续体建模和所给出的定义计算出发电机之间的复合机电距离.相应的结果表明:连续体建模和公式的计算结果在该发电机惯性与其它发电机相近时比较接近,而当该发电机惯性与其它发电机相差很大时精度有一定误差.     

基于连续体模型的电力系统机电距离研究

基于电力系统的连续体模型,通过机电距离的概念研究机电扰动在电力系统中的传播特性,可以将大型电力系统划分为研究系统和外部系统,或将外部等值系统划分为多个同调的子区域,这是动态等值必需的前提步骤。定义了一个新的复合机电距离,给出了其物理意义和计算方法。通过New England 10机39节点标准测试系统,用连续体建模和所给出的定义计算出发电机之间的复合机电距离。相应的结果表明：连续体建模和公式的计算结果在该发电机惯性与其它发电机相近时比较接近,而当该发电机惯性与其它发电机相差很大时精度有一定误差。     

基于数据驱动的电力系统动态等值方法研究

提出一种基于数据驱动的电力系统动态等值方法。根据发电机同调关系与节点间电气距离,明确网络划分原则;以所研究区域边界母线电压及联络线功率作为输入,辨识外部区域等值发电机的暂态电抗;以等值发电机有功输出与原始系统联络线有功功率误差最小为目标函数,基于最小二乘辨识等值发电机的惯性常数TJ和阻尼系数D,进而构建等值系统;以动曲线均方根误差及拟合度指标,定量评价等值系统;最后将所提方法应用于修改的IEEE-68节点测试系统和张北四端柔性直流电网工程,结果验证了所提方法的正确性和有效性。     

基于标准传递函数的励磁系统聚合

在电力系统动态等值中,如果各发电机励磁系统模型相同,则等值励磁系统的模型可以采用单机励磁系统模型,其等值参数可以采用加权求和法方便地获得。文中针对各发电机励磁系统可能多种多样的情况,提出采用统一的标准传递函数作为等值励磁系统模型的结构,采用分段线性多项式函数(PLPF)法来获得等值励磁系统模型的参数。仿真算例结果表明,聚合前后励磁系统的频率和时域特性都非常接近,由此验证了所述励磁系统等值模型和聚合方法的有效性和适用性。     

电力系统动态等值参数聚合的实用方法

在大规模电力系统暂态稳定分析中，为减少数值仿真的计算量，可采取动态等值的方法对系统进行简化。电力系统动态等值包括相关机群动态识别、网络化简和相关机群参数聚合3部分。针对第三部分提出了一种基于加权法的相关机群详细模型参数聚合的方法，该方法可用于获得等值发电机组及其调节系统的详细模型参数和负荷等值异步电动机的详细模型参数。这种方法既达到了参数聚合的目的，又减少了计算时间。对IEEE10机39节点系统和简单配电系统进行仿真，并与频域法相比较，结果表明了该等值方法的有效性。     

基于动态相似度与等值缓冲区的电动机动态等值方法

为了更精确地描述电力大系统中电动机负荷的动态特性,提出了基于动态相似度与等值缓冲区的感应电动机动态等值方法。首先,根据2台电动机机械、电气运动模式的差异,定义了电动机动态相似度的量化指标;然后,按照外部系统各节点与边界节点电气联系的紧密程度确定了等值缓冲区,利用聚类原理,将动态相似度大的电动机分为一群进行等值;接着,应用理想变压器将不同节点的电动机、静态恒阻抗—恒电流—恒功率(ZIP)负荷分别移置到等值负荷节点,根据等值前后电动机群总功率不变、启动电流及空载电流不变的原则,推算出等值动态负荷的参数;最后,对IEEE 10机39母线系统进行了等值计算。仿真结果表明,与加权法相比,所提出的算法具有更好的潮流精度,能保证发电机摇摆曲线与等值前基本一致,较好地保持被等值部分对原系统的动态影响,有效提高了等值的静态与动态精度。     

基于改进REI等值法的网架调整限流策略

为了提高传统全网遍历限流方案的求解效率,面对大规模电力系统,给出一种基于改进REI等值法的网架调整限流策略。将网络等值技术与500 k V网架调整限流机理相结合,根据支路限流灵敏度指标对原系统进行一次预处理,将其划分为研究系统和若干外部子系统。再利用改进的动态REI等值法对各子系统进行化简,以等值过程中各发电机在虚拟支路上的功率传输因子来确定等值发电机的参数。通过在两个算例上的仿真验证,结果表明改进后的REI等值法能够较好地保留原系统的动态特性,同时迅速筛选出最优限流开断线路方案。     

基于全景可观的深度聚合电网模型、求解方法及其应用

电力系统调度与控制正面临全局统筹、紧密协同的局面，而对外部电网的等值简化是该决策顺利实施的前提和关键。由于传统等值简化方法对等值电网“源”“网”“荷”的增加或删减操作改变了其结构和主动量、被动量，从而在电网全局统筹过程中，使调度与控制的精度面临挑战。对此，在电网全景可观环境下，提出了深度聚合电网模型及其求解方法和应用。首先，给出了发电厂、联络站的聚合方法，形成聚合电网模型。并在此基础上，将聚合厂站融合到输电线路，建立了深度聚合电网模型。然后，推导了深度聚合电网模型未知量与可调控量(发电机功率)之间的函数关系，并使用长短期记忆网络对其参数进行求解。最后，以经济调度应用为例进行仿真验证，证明了所提方法的有效性。