含大型光伏电站的动态安全域

从域的角度研究大型光伏电站对电力系统暂态稳定性的影响,用等容量的光伏电站替换常规发电机,计算含大型光伏电站的动态安全域(LPV-DSR)。通过对典型电力系统的大量仿真发现LPV-DSR边界仍可以用超平面拟合。通过与接入光伏电站前系统的DSR进行比较,得出3条经验规律:LVP-DSR边界与接入光伏电站前系统的DSR边界近似平行;从利于系统暂态稳定性的角度看,光伏电站换流器的最佳控制策略为定有功功率控制和定交流电压控制;同一种控制策略下,DSR范围随着接入系统光伏容量的增大而单调变化。     

风火打捆送出系统动态安全域边界线性近似方法

采用电力电子接口的风力发电机动态特性与同步机差异很大,传统的动态安全域(dynamic security region,DSR)边界解析法主要针对电源为同步机的系统,不适用于风电接入系统。基于能量裕度对电源出力的灵敏度,提出了一种风火打捆送出系统DSR边界线性近似的解析方法。建立了适用于机理分析的风火打捆送出系统动态模型。分析了风火打捆送出系统DSR边界的性质,包含暂态功角失稳和暂态电压失稳两个不同的组成部分,分别有不同的线性近似表达式。风电渗透率低时系统失稳模式为暂态功角失稳,DSR边界线性近似的推导过程和传统方法一致。风电渗透率高时系统稳定域边界包含奇异面,失稳模式为暂态电压失稳,基于系统临界稳定时的相切条件推导了临界能量,获得能量裕度对电源出力的灵敏度,并求解DSR边界的线性近似表达式。综合两部分边界获得了完整的DSR边界线性近似。与逐点时域仿真的结果进行了对比,结果验证了上述方法的有效性。     

电力系统动态安全域的实用解法

近年来，电力系统动态安全域（DSR)已越来越为人所接受，它可以提供更为丰富的安全信息，有着广阔的在线应用前景。该文基于暂态能量函数分析，推导出一种新的求取实用动态安全域(PDSR)的方法。通过大量的数值仿真计算表明，实用动态安全域(PDSR)可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。基于此事实，该文给出了一种快速计算对应于临界暂态稳定的边界超平面的直接法。这种方法是将溢出点处的暂态稳定域边界法矢量近似为常数，并通过线性化把事故后系统轨迹的切向量表示为注入功率的线性函数，然后依据在临界注入下两者之间的正交性，推导出了超平面型式PDSR边界的解析表达式。在新英格兰10机39节点系统上的测试结果表明了这种方法与数值仿真方法的一致性。     

基于改进解析法的小范围动态安全域搜索方法

由于目前动态安全域搜索方法用于概率安全指标计算结果会存在一定的误差,基于正态分布函数的快速衰减特性,提出了动态安全域(DSR)的小范围搜索方法。首先搜索DSR边界超平面的估计值,据此确定一个搜索的小范围,然后在这个小范围内利用改进解析法计算DSR边界的近似超平面。新英格兰10机39节点系统上的算例误差为4.5%,说明所提方法是合理可行的。     

基于有功功率小扰动分析的动态安全域求解

动态安全域(DSR)的暂态稳定边界可以近似表示为超平面,由此提出了一种DSR的快速求解方法.该方法分别对事故前系统的稳定运行点、事故中系统的故障轨迹和事故后系统的暂态稳定性进行有功功率的小扰动分析,然后依据整个暂态响应过程中状态变量的连续性,将不同阶段的分析结果联系起来,最终推导出了超平面形式的DSR解析表达式.应用暂态能量函数分析给出了注入空间上的实用动态安全判据,以此来量化暂态稳定性指标,从而实现对事故后系统的有功功率小扰动分析.该方法的有效性在New England 10机39节点系统上得到了验证.     

基于模量行波传输时间差的线路接地故障测距与保护

随着输电线路电压等级的不断升高,基于行波原理的故障测距和超高速线路保护已经成为目前研究的热点。通 过对接地故障时零模和线模行波传输规律的分析,得出以下结论：1）零模检测波速度和波头李氏指数之间具有特定对应关系;2）零模和线模行波分量传输时间差与传输距离之间具有单调非线性递增关系;3）阻波器对零模和线模电压行波分量的影响不同,模量传输时间差在区内末端和区外出口故障时具有突变特性。根据以上分析,利用小波变换和BP神经网络技术,导出了基于零模和线模传输时间差的接地故障测距、单端量保护新算法,并利用ATP中考虑频散特性的线路模型进行了仿真,仿真结果证实了上述算法的有效性。     

基于机组同调性的电力系统动态安全域改进解析法

大量仿真结果表明实用解析法求得的动态安全域(DSR)边界超平面系数的误差与机组同调性间有强相关性,据此提出基于机组同调性求解DSR的改进解析法.在实用解析法基础上将系统节点分为临界机组、剩余机组和负荷节点群,仅计算几个临界注入点,就可估算各组节点DSR边界超平面系数的修正量.IEEE 10机39节点系统和118节点系统的仿真结果最大误差分别小于4%和0.7%,计算时间分别为拟合法的7.5%和1.3%,表明所提方法速度快、误差小且合理可行.     

重合闸时刻对动态安全域的影响及最优重合时刻实用算法

自动重合闸对提高电力系统稳定性和供电可靠性具有重要意义。对发生短路后重合闸时刻对动态安全域(DSR)的影响进行研究。通过仿真,发现了重合闸时刻变化时DSR边界的近似平行特性和DSR边界测度曲线的极限性、平滑性、饱和性等经验规律,并验证了重合闸最优时间窗口的普遍性,在窗口内整定重合闸时刻可显著提高输电线路暂态稳定约束下的功率传输极限。据此提出一种计算最优重合闸时刻的快速实用方法。新英格兰10机39节点系统的仿真证明了理论的正确性和方法的有效性。该研究成果拓展了动态安全域理论的适用范围。     

基于动态安全域的电力系统暂态稳定性分析方法探究

稳定性是电力系统规划、设计、运行与控制中必须考虑的基本问题,也是电力市场发展的基础条件。传统的暂态稳定性分析采用“逐点法”的构想,计算量大;由于元件参数、运行条件及干扰方式均已给定,结果无法计及诸如扰动、系统负荷和参数取值等不确定因素,可信度低。针对这一问题,动态安全域（DSR）的概念被提出并应用于电力系统暂态稳定性的概率分析。动态安全域能够提供丰富的安全信息,而且其定义在注入空间上也更符合运行人员进行控制的需要,可以进行离线计算和在线分析,有着广阔的应用前景。文章针对动态安全域边界点的超平面特性,介绍了实用动态安全域（PDSR）的超平面拟合方法,对概率指标的超平面近似平行性进行了分析,并针对不同概率因素影响下的超平面平行性进行了研究与探讨。     

电力系统动态安全域线性近似方法比较

分析比较了网络约化模型下电力系统动态安全域的3种线性近似方法的综合效能,分别为：基于稳定域二次近似的动态安全域线性近似（Q线性近似）、基于稳定域线性近似的动态安全域线性近似（L线性近似）和基于稳定域边界法向量恒定假设的动态安全域近似（L0线性近似）。其共同之处为在事先搜索而得的处于动态安全域边界的临界点处应用相应的近似刻画方法。文中以最小二乘拟合搜索得到的临界点所获得的线性近似为基准,分析比较了上述3种线性近似对安全域边界刻画的准确程度;特别是对于低雏的动态安全域,以搜索获得的真实动态安全域为基准,采用图示方法直接比较不同线性近似的近似程度。仿真分析表明：在具有事先搜索的临界点时,3种线性近似方法均能准确地近似动态安全域的局部边界;同时,L0线性近似和L线性近似计算量小,更适用于大型电力系统。     

典型高风险植被火条件下导线——板间隙击穿特性

为准确评估山火条件下架空输电线路的跳闸风险,提升电网安全运行水平,文中对南方电网典型高风险植被火条件下导线—板间隙击穿特性进行了研究。搭建模拟植被火燃烧特征试验平台和模拟山火间隙击穿试验平台,研究了云南松、水杉、速生桉、灌木和茅草5种植被的火焰燃烧特征参数和间隙击穿特性,对不同植被的火焰温度、火焰高度、灰分含量和可燃物热值与导线—板间隙击穿特性的关系进行研究。研究结果表明上述因素与间隙平均击穿电压梯度近似呈线性关系,并拟合得到其多元线性回归公式。使用熵权法得到火焰温度在植被燃烧特征中所占权重最高,上述5种植被中云南松的山火跳闸风险最高。文章研究结果可为架空输电线路山火跳闸风险评估提供参考。     

基于最大功角曲线特征量的动态安全域快速拟合法

拟合法是计算电力系统动态安全域边界超平面的最基本方法,该方法计算精度较高,但计算量大、耗时长。因此,只能离线计算,在线应用。在选取合适功角摇摆曲线特征量的基础上,发现其与注入功率点到临界点的几何距离近似成三次函数的规律特性。通过求解该规律函数,得到临界注入功率点的估计值,进而得到近似超平面系数。通过在WSCC 4机11节点仿真结果表明,本文方法的计算时间约为传统拟合法的30%,计算误差仅为5%,可满足实际工程需要。     

基于先导发展法的特高压直流输电线路绕击特性分析

雷电绕击是影响高压输电线路安全稳定运行的关键因素之一,特高压直流线路对雷电防护的需求与常规线路相比更加迫切。为此介绍了基于先导发展法的特高压直流线路雷电绕击跳闸率分析方法;利用该方法针对±800 kV特高压直流线路绕击特性开展仿真研究,分析了绕击跳闸率随绝缘水平、保护角的变化规律,研究了典型地形条件下雷电绕击路径和绕击电流的分布特性,分析了山坡、山脊和跨谷地形条件下线路的绕击跳闸率,研究了线路极性对跳闸率的影响。研究表明,减小保护角可明显降低绕击跳闸率,在山坡地形条件下,外侧导线由于受屏蔽减弱更易受到雷击,雷电先导可从近似水平的方向击中导线;跨谷深度增加时,由于地面屏蔽作用减小,雷击跳闸率明显提高;理论分析和运行经验都表明,直流线路正极导线遭受雷击的概率远高于负极,线路位于山脊时雷电绕击基本发生在正极导线侧。     

静态电压稳定域的三维可视化技术

近年来对静态电压稳定域的研究表明其边界可在较大范围内以超平面的形式近似拟合,在三维空间中体现为一个空间平面,该结论降低了实现静态电压稳定域可视化的难度.文章利用上述研究成果依据同一断面上不同线路的电压稳定严重程度对其进行排序,以OpenGL为图形开发工具开发了静态电压稳定域的三维可视化系统.该系统已在河南电网投入使用,可帮助调度人员在线监视与评估不同运行工况和不同负荷增长方式下的电网电压稳定裕度.     

基于弱交流磁化的钢材应力检测方法研究

定期对工业领域中的铁磁性构件进行应力检测可确保工业设备安全工作。提出了一种弱交流磁化条件下的基于磁弹效应的钢材应力检测方法。首先通过有限元仿真研究了弱交流磁化条件下的钢板力磁关系,并优化了测点位置。其次针对不同热磁处理钢板开展了弱交流磁化条件下的钢板应力磁测实验。结果表明,钢板表面法向弱交流感应磁场在不同频率下均具有良好的应力敏感特性;弹性应力变化范围为0～167 MPa时,钢板表面法向弱交流感应磁场幅值与应力之间具有近似线性单调的关系;消磁和热处理可以有效改善相同尺寸钢板的力磁关系的一致性;弱交流磁化条件下的应力磁测方案具有非接触、良好的一致性和抗背景磁场干扰等优势。     

基于正则化的变电站局部放电定位方法

基于特高频传感器阵列的变电站局部放电检测与定位方法得到应用,但获取多传感器到达时间差不可避免地存在误差,导致非线性定位方程组的解误差较大。提出基于正则化的变电站局部放电定位方法,为避免直接求解非线性定位方程组导致定位误差大、计算复杂等问题,通过消除二阶项,将非线性定位方程组转换为线性定位方程组。针对由传感器安装位置可能引起线性定位方程组存在病态问题,通过中心化法和平衡法对方程组处理,降低了方程组病态程度,用L曲线法计算正则化参数,最后使用Tikhonov正则化方法求解线性定位方程组,确定局部放电源坐标。仿真与模拟实验表明,到达时间差误差为3%～5%时,定位误差为1.58m;到达时间差误差为7%～10%时,定位误差为3.07m。在一定时间差误差下,正则化方法能够提高局部放电定位精度,实现变电站局部放电的精确定位。     

移动Ad Hoc网络的层间优化仿真

文中分析了在AdHoc网络中采用定向天线时的层间优化和仿真问题。利用ns-2仿真环境对全向天线、切换波束天线和导引波束天线与DSR路由协议和AODV路由协议的不同组合进行了联合仿真,结果表明采用定向天线后的增益和能耗性能都有所改善。该结果为AdHoc网络在不同测量应用环境下选择最佳的天线与协议组合提供了依据。     

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。     

基于网络约化模型的电力系统动态安全域近似

基于故障后主导不稳定平衡点所决定的稳定域边界的显式方程及其二次近似,并结合灵敏度分析法,给出了基于网络约化模型的电力系统在给定故障下动态安全域的显式形式及其线性近似(称为“Q线性近似”)和拟二次近似。进一步,与基于稳定域边界线性近似的动态安全域线性近似(称为“L线性近似”)进行了比较分析,所得仿真结果表明:L线性近似精确度较低;拟二次近似局部精确度较高,但依赖于初始参数的选择;Q线性近似不仅精确度高,而且对初始参数选择的变化不敏感,能够满足工程要求,具有较强的适用性。     

确定电力系统实用动态安全域的截距法

利用几何学知识推导出了确定电力系统实用动态安全域(PDSR)临界超平面的截距法。该方法首先根据决策空间中PDSR的二维断面上临界线与决策变量上、下限的截距计算出所有超平面系数之间的比例关系,然后利用这些比例关系和一个由数值仿真法搜索出的临界稳定点确定临界超平面。对新英格兰系统的测试结果表明了该方法的有效性和快速性。此外,文中还分析了该方法的联想功能,利用该功能可以由一个已知故障下的PDSR临界超平面计算出另一个故障下的PDSR临界超平面。