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。     

基于实时数字仿真系统的同群光伏系统等值建模研究

研究了同群光伏系统等值建模的原理和特点,针对倍乘等值方法的不足,提出一种基于变流器输入阻抗不变的聚合等值方法。以某典型光伏系统为例,在实时数字仿真系统(real time digital simulation system,RTDS)中分别搭建了30台参数相同的1 MW光伏多机参考模型、1台30 MW光伏倍乘模型和1台30 MW光伏聚合模型。通过仿真试验,比对这3个模型在光伏系统公共并网点(point of common coupling,PCC)的故障穿越、有功阶跃、频率偏移等暂态特性及阻抗频率特性。结果表明,3个模型的暂态特性基本相同,倍乘模型与参考模型的阻抗频率特性有明显差异,而聚合模型与参考模型的阻抗频率特性高度一致。     

基于相似度同调的双馈风电场聚合研究

文章提出了一种基于相似度同调的双馈风电场聚合方法。首先利用Prony算法提取各风电场中双馈风机故障下功率响应曲线的动态特征,基于相似理论确定双馈风机间振荡模式中相似部分,应用相似振荡模式中的频率、阻尼、幅值等信息定义了双馈风机同调判别的相似度量化指标并确定同调机群。然后,根据双馈风机的外特性,提出功率聚合算法,即以双馈风机输出有功功率为权重求取等值机的暂态内电势并确定等值母线及等值机参数。该方法从同调机群识别、同调母线聚合、同调机群参数聚合等方面,系统地解决了不同双馈风电场的同调聚合问题。参数聚合方法不仅解决了聚类分群的复杂性和局限性,而且有效保留原系统中电气与结构特征。最后以实际云南电网中某地区风电场为例进行仿真验证。     

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。     

基于PLL同步的弱连接VSC在严重电网故障下的解析注入电流稳定域构建

针对弱连接条件下锁相环同步电压源变流器WG-VSC(weak grid connected voltage source converter)系统的暂态同步稳定问题,首先建立了适用于分析WG-VSC系统在严重电网故障期间的锁相环同步暂态稳定问题的等效转子摇摆方程模型。然后利用改进的等面积定则I-EAC(improved equal area criterion)揭示了弱连接条件下VSC并网系统在严重电网故障下的暂态同步失稳机理;在此基础上,给出了系统在严重电网故障等大扰动下的保证系统暂态稳定的注入电流暂态稳定域的解析边界,为故障期间注入电流策略的制定提供了理论依据。最后,在PSCAD/EMTDC搭建了WG-VSC系统的详细开关模型,仿真结果验证了等效转子摇摆方程模型以及注入电流稳定域的有效性。     

适用于混合仿真的戴维南等值阻抗改进求取算法

由于基于机电暂态数据获得的机电侧系统戴维南等值阻抗参数难以体现接口发生故障后机电侧系统的电磁暂态特性,文中提出了一种基于电磁暂态短路仿真的机电-电磁暂态混合仿真机电侧戴维南等值阻抗改进求取算法。该算法是基于一种不受各次谐波影响的系统时间常数求取方法,通过全电磁暂态模型的接口位置设置2次不同接地电阻的三相短路故障,联立时间常数方程计算得到机电侧系统的等值阻抗信息。与传统的基于机电暂态模型通过单位电流注入法计算出的等值阻抗相比,文中方法计算出的等值阻抗能够更准确地体现接口发生接地故障后机电侧系统的电磁暂态特性,从而提升了机电-电磁暂态混合仿真故障期间和故障后的仿真精度。     

基于能量函数法的含虚拟惯性控制直驱风电场内部暂态同步稳定性分析

直驱风电机组的同步稳定性与锁相环动态特性紧密相关,锁相环同步失稳易引发风电场大规模脱网。为此提出一种基于能量函数法的直驱风电场内部暂态同步稳定性定量分析方法。首先,在一定假设条件下,保留惯性控制和外环控制对锁相环动态特性的影响,对直驱风机并网控制系统进行降阶。然后,在降阶控制系统的基础上,推导出计及惯性控制和外环控制影响的直驱风机广义摇摆方程。基于广义摇摆方程,利用首次积分法建立机组级风机暂态能量函数,在直驱风电场等效线路模型的基础上进一步推导出多风机暂态能量函数,并采用势能界面法确定系统临界能量值。最后,在直驱风电场四机系统中进行仿真分析,证明了该能量函数的有效性和准确性,并进一步分析了惯性控制参数对同步稳定性的影响。     

适用于电力电子化电力系统的同调等值判据

随着大规模新能源发电系统的发展,电力电子装备在电力系统中的渗透率越来越高。为了准确高效地研究扰动下电力系统装备的暂态运行特性及电力系统的稳定性,多电力电子装备的简化模型亟待建立。同调等值法是一种保留系统元件结构的等值建模方法,等值后的模型仍具有明确的物理意义,因此用同调等值法进行简化建模。同调等值的关键在于同调判据的建立。对于含多状态变量的并网逆变器,提出了基于广义哈密顿作用量的同调判别标准,依据能量守恒得到了实用化同调判据,且针对同步发电机,验证了基于广义哈密顿作用量的同调判据与传统基于功角的同调判据的相容性,并总结提出了通用同调判别方法。以7台并联逆变器作为算例,基于实用化同调判据建立了其同调等值模型,通过比较详细模型和等值模型的动态特性验证了同调判据的有效性。     

考虑配电网络的负荷聚合方法

负荷模型对电力系统仿真与控制具有突出影响。针对传统负荷聚合方法只能考虑同一母线下静态负荷、感应电动机负荷聚合的不足,提出了一种考虑配电网络的负荷聚合方法。该方法首先根据配电网络的节点电压方程消去联络节点,只保留负荷节点;根据聚合前后配网有功、无功损耗相等的原则,由保留负荷节点电压与简化后的网络导纳求出等值配网阻抗。再由等值配网阻抗与供电点的电压与注入电流求出虚拟母线电压。然后将负荷移置到虚拟母线上。最后根据电动机的机电模型,将虚拟母线上的电动机负荷聚合为一台电动机负荷;静态负荷聚合为一个综合静态负荷。由于考虑了配网阻抗的影响,聚合模型较好地保存了配网的综合负荷模型特性。有功、无功拟合误差较小。算例表明,该方法能够提高仿真精度。     

云南—广东±800kV直流输电系统动态等值研究

为向云(南)—广(东)直流输电工程的物理设备动模仿真实验提供动态等值研究方法。在保持电网动态特性,同时缩减计算规模的前提下,应用同调机组聚合和网络化简等动态等值方法,对2010年南方-香港互联电网进行了等值研究,提出保留直流系统、主要交流通道和对系统稳定性有重要影响的厂站的等值方案,据此得到简化系统。通过比较等值前后电网潮流分布、重要母线短路电流及系统暂态行为变化等情况,证明了所提动态等值方案的合理性及简化系统的工程实用性。     

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。     

直驱风电机组与弱电网交互作用稳定分析

网侧变流器作为新能源发电单元与电网的接口,对电网系统的安全稳定运行有着重要影响。以直驱型风电机组网侧变流器为研究对象,采用小扰动数学建模方法,建立了包含锁相环和电压前馈环节的网侧变流器及其控制的数学模型,推导了其dq轴系下动态阻抗解析表达式,发现其阻抗在次同步频带呈负电阻（负实部）特性,与弱交流电网连接存在次同步频带不稳定现象。基于上述现象分析了影响稳定的关键控制参数及其特性,结果表明,增强网架强度、优化锁相环控制参数、增大电压前馈滤波频率可在一定程度上降低系统次同步振荡的风险,最后采用电磁暂态仿真验证了上述分析。     

暂态稳定研究中非线性负荷的等值处理

一、前言在暂态稳定研究中,所谓动态等值法是根据某些特定法则,将原始系统分成若干个同调区,其中除了拟进行详细研究的区域(称为内部区)继续保留原有系统结构外,其余的同调区都分别通过网络化简、同调机组聚合等,进行外部等值,从而得到了系统规模大为缩小、系统接线大为简化的等值电力系统。通常,系统负菏都作为恒定阻抗来考虑。事实上,     

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.     

电网阻抗比对跟网变换器同步稳定性的影响机理EI北大核心CSCD

随着基于电力电子变换器的电力装备在电力系统中渗透率的不断提高,并网变换器对系统的动态特性和稳定性的影响不断增强。电网阻抗同时影响跟网变换器的电流暂态和锁相环暂态,对跟网变换器的同步暂态响应以及变换器并网系统的同步稳定性有着复杂的影响。文章在考虑锁相环暂态和电流暂态的同时,研究电网阻抗比对跟网变换器同步稳定性的影响机理。首先建立考虑电网电阻和电流暂态的跟网变换器并网系统四阶同步稳定模型,接着提出故障瞬间锁相环频率偏差和电流变化量估计方法,分析电网阻抗比对频率暂态和电流暂态的影响规律。最后,通过Matlab/Simulink仿真,验证理论分析的正确性。     

低压配电网三相不平衡负载参数的辨识方法研究

为了解决现阶段计算低压配电网负荷上实际压降、三相负荷不平衡度时忽略三相负荷不平衡与中性线阻抗同时存在的实际情况所引起的求解结果不准确问题,提出一种实时计算负荷实际大小及负荷侧虚拟中性点电压的方法,以此辅助监测低压配电网安全。首先建立与低压配电网等值阻抗网络匹配的高阶微分方程模型,再利用方程系数与等值阻抗参数之间的关系,采用暂态数据辨识模型参数,实时求取三相负荷等值阻抗,中性线阻抗及虚拟中性点电压。仿真结果验证了该方法的有效性和准确性。     

一种改进的电动机静态聚合方法

电动机参数是电力系统电压稳定、暂态稳定的关键因素之一.在基于统计综合法的负荷建模中,如何提高电动机参数的聚合精度是重要课题.针对传统电动机聚合方法没有考虑聚合前每台电动机稳态滑差的不足,提出了一种改进的电动机的静态聚合方法.该方法首先根据聚合前各电动机的惯性时间常数、暂态电抗、转子回路时间常数、临界滑差定义了一个电动机的特性指标,并按照该指标对电动机进行分组.然后将每组中的电动机根据其稳态等值电路转化为3种阻抗并联的形式,在对3种阻抗分别聚合后再还原为一台电动机稳态等值电路.算例表明该方法能够有效提高仿真精度.     

基于等效同步功率的孤岛并联构网变流器系统暂态稳定性分析

随着构网变流器在微电网中应用的增长,其对微电网暂态稳定的影响受到了广泛关注。不同于单机无穷大系统,孤岛并联构网变流器系统的频率和功角差相互耦合,暂态响应特性更为复杂。为精准分析孤岛并联构网变流器系统的暂态响应,文中基于功角耦合运动方程建立双机频率和功角差的三阶暂态同步模型,并且分析了双机出力差异和下垂系数对于暂态稳定的影响特征。为揭示出力和下垂系数对于暂态稳定的耦合机理,对双机系统进行等效同步功率分析,并且提出一种基于构网变流器出力的自适应下垂系数优化策略,可以根据出力差异自适应提升双机系统的等效同步功率,进而提升系统暂态稳定性。最后,采用实时仿真验证了三阶暂态模型的正确性和所提控制策略的有效性。     

基于宽频带转子附加阻尼的双馈型风机次同步振荡抑制策略

针对双馈型风电场并网引发的次同步振荡问题进行了研究,建立了双馈电机以及变流器的等效模型。基于动态等值阻抗解析式分析了并网阻抗特性的关键影响因素。结果表明控制器转子侧内环增益对次同步频带阻抗特性影响较大。在此基础上,提出了一种基于宽频带转子附加阻尼控制的次同步振荡抑制措施。该抑制措施实施于双馈型风机转子侧变流器控制中,无须附加装置,利于工程实现。最后,通过时域仿真验证了该抑制措施的有效性以及在暂态工况下的适用性。     

基于聚合阻抗行列式对数导数计算的振荡稳定性分析方法EI北大核心CSCD

该文提出分析振荡稳定性问题的聚合阻抗行列式对数导数计算方法,能适用于含“黑灰箱”模型的系统且能定量计算主导振荡模式的阻尼和频率。该方法首先通过阻抗网络模型得到聚合阻抗(矩阵),然后计算实频域下其行列式的对数导数,最后根据对数导数的实部和虚部曲线来得到表征系统振荡稳定性的聚合阻抗行列式零点。该文将该方法分别应用到电压源型变流器并网系统和大型风电并网系统,通过对比该方法与MATLAB零点直接求解方法的计算效率与分析结果,验证了方法计算准确且高效。