暂态能量函数法在区域电网中的应用研究

现代电力系统的规模不断扩大、特高压项目逐步建成,电力系统日趋复杂,因此,系统运行更加接近稳定极限状态,安全稳定性问题日趋严重.本文提出了一种基于区域等值系统模型的暂态能量函数,利用该能量函数法可以计算暂态能量、临界能量,判断机组失稳与否.并应用此方法对8机36节点系统进行了暂态稳定性分析,最后结合PSASP仿真验证了该方法的有效性.     

基于能量函数的容量交换能力评估研究

在建立适用于暂态稳定分析的动态等值模型基础上,利用曲线积分法得到事故后系统的暂态能量函数、临界能量,通过分析计算得到暂态能量裕度;改变传输断面交换容量,设置有效扰动并进行能量函数分析计算得到暂态能量裕度随渐变交换容量变化曲线,依据暂态能量裕度临界指标,进行交换容量极限评估.实际算例分析证明所提方法有效、实用,且具有较高的精度.     

基于改进能量函数法的暂态稳定评估应用研究

电力系统暂态稳定评估（TSA）关系到电力系统安全稳定运行,传统的TSA分析方法——能量函数法虽然可靠有效,但仍存在问题。本文通过分析能量函数法所涉及的模型的建立、能量函数的构造、临界能量的确定,指出存在的问题,提出改进建议。     

基于实时戴维南等值参数估计的短路比分析

针对风电接入多场站电力系统暂态稳定问题,依托短路比对系统的暂态稳定性进行判定。首先,建立新能源并网系统等效模型,运用时域仿真的戴维南等值参数法来求解系统暂态的戴维南等值参数;在此基础上,计算交流系统短路容量,推导得出新能源并网系统短路比,并构建短路比与节点电压的代数关系,得到系统短路比关于节点电压的计算式;最后,基于系统最大传输功率计算得出临界短路比,通过对比实现对系统暂态稳定的实时评估。仿真结果表明,基于时域仿真的戴维南短路比计算准确,算法的适应性强。当短路比小于临界短路比时,系统处于特性不稳定区域,反之则处于稳定区域。     

基于等效暂态能量函数分析的功率平衡紧急控制时间计算研究

在对功率平衡紧急控制后的暂态能量函数公式的推导的基础上,提出了系统紧急控制后的线性等效暂态能量的计算公式．并在同一坐标下通过比较持续故障导致的不平衡功率、故障切除导致的不平衡功率、功率平衡紧急控制导致的不平衡功率以及三者的等效暂态能量之间的关系,分析了不同故障状态下功率平衡紧急控制时间与暂态能量中的故障临界清除时间的关系,推导了其计算方法,同时对等效暂态能量计算的在不同故障状态下的现象进行了讨论和分析。     

交直流混联系统的能量函数构造方法综述与探究

能量函数法是对电力系统进行暂态稳定分析的有效方法。如何运用能量函数法对交直流混联系统进行暂态稳定分析一直是一个重要研究方向。交直流系统能量函数的构造是应用该方法的关键。该文从交直流系统模型与能量函数构造方法两个角度出发,综述近年来在交直流系统能量函数构造方面的研究成果,针对现有能量函数无法准确反映交流系统与直流系统之间交互动态的不足,说明需要构造考虑直流动态且计及换流母线交流电压变化的交直流系统结构保持能量函数。进一步,基于变量拟合法探究交直流系统能量函数的构造方法,并阐明构造过程中的技术瓶颈。     

基于暂态能量函数的核电机组接入电网暂态稳定性研究

针对核电机组接入电网的暂态稳定性进行了研究。利用电网动态等值建模方法,以核电机组为研究系统,其余部分为外部系统,将电网等值为2机系统。基于暂态能量函数法,对核电机组接入电网的暂态稳定性进行了仿真分析,并与时域仿真计算结果进行了比较验证。结果表明,等值模型能够较好地反映系统在受到扰动后的动态响应,基于暂态能量函数法分析结果与时域仿真分析结果吻合,且计算快速有效,所用方法能正确反映电网和核电机组暂态稳定状态。核电机组会受到电网扰动的影响,只要扰动清除迅速,系统和核电机组均可保持稳定运行。     

区域电网内弱联机群摆动对互联系统功角稳定性的影响

基于三机等值系统,从区域内部发电机群摆动对等值电势的影响入手,探讨研究大互联电网暂态稳定新特征。分析表明,扰动后区域内部机群会相互摆动,导致等效电势幅值变动,使互联系统功率特性产生变化,从而影响到系统暂态稳定能力。其中,当区域内功角超前机群受扰严重时,互联系统更容易发生功角稳定问题。因此在研究大互联系统暂态稳定性问题时,并不能简单地用故障期间冲击能量衡量系统暂态稳定受扰严重程度,还需分析区域机群相互摆动给系统暂态稳定所带来的影响。     

系统惯性时间常数对互联电网暂态稳定水平的影响

由于区域电网的互联,整个系统的惯性时间常数将会发生明显变化,继而会影响整网的暂态稳定水平。基于暂态能量函数法,通过对等值2机系统进行数学推导并作暂态稳定分析,研究了系统在各种运行方式下,2端机组惯量变化对电力系统暂态稳定水平产生的影响,比较了两端机组惯量变化分别对系统暂态稳定性的影响,并发现了系统机组惯性时间常数对系统暂态稳定水平造成的影响与系统的负荷水平及初始工况有关。在理论分析的基础上,结合相关算例在各种运行方式下进行了仿真研究,仿真结果验证了分析结果的正确性。     

基于轨迹信息的暂态稳定裕度研究

以详细数值积分得到的轨迹信息为基础,利用轨迹暂态能量函数的概念和思想,提出了一种理化系统稳定性的方法,即构造了暂态稳定指标ＳＩ和不稳定指标ＵＩ,数值仿真结果表明,所构造指标是合理和有效的。该方法克服了数值积分只能定性分析不能定量分析稳定性的缺点,同时具有数值积分的优点－－广泛的模型适用性。     

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。     

基于A-S-C模式的紧急控制策略

提出一种基于代理（Agent）、服务器（Server）和客户（Client）的协同合作模式（简称A-S-C模式）,实现对电力系统的紧急控制。该控制策略采用抗原能量函数对系统进行稳定性分析,其特点是无需进行多机等值和求解相关不稳定平衡点,具有较快的计算速度。在控制执行端引入快关措施,有利于满足系统故障后稳定运行的需求,同时尽可能减少对机组的冲击。采用IEEE 39节点系统对该模式进行了测试,取得了较好的紧急控制效果。     

基于相图凸凹性和系统辨识理论的暂态稳定性快速预测方法

提出了一种与电力系统网络结构、模型以及参数等无关的快速预测暂态稳定性方法。该方法首先基于同步多参数测量装置实时测量的功角以及预测值将系统动态分成两机群,进而将系统动态等值为两机群系统;然后利用具有遗忘因子的在线递推最小二乘方法获得两机群等值模型的参数。结合这些参数在线快速估计等值系统的平衡点以及在线快速计算等值系统的稳定裕度DVn,并利用DVn快速预估系统的稳定性。该方法解决了稳定性预测对系统模型、参数的依赖性以及快速性与准确性之间的矛盾。     

基于支路势能法的电力系统暂态稳定性研究

电力需求紧张和大区间的电网互联,使得大扰动下电力系统的暂态稳定问题备受关注.暂态稳定分析目前最常用的方法仍是时域仿真法,而基于Lyapunov函数的能量函数法则为暂稳分析提供了新的途径.能量函数法是有效的暂态稳定性分析方法,由经典模型到结构保持模型、由全局能量函数到局部能量函数的改进使得该方法的精确性和实用性逐步增强.鉴此,对暂态稳定性分析的支路势能法在大系统上进行了研究和分析,提出了详细模型下的支路势能的表达式,并在UK20机100节点大系统上对其表征参数及多摆现象进行了验证.结果表明,支路势能法的稳定性指标能够准确地反映出系统的暂态稳定性水平,并具有良好的适应性.     

基于修正能量函数和可信性理论的风机极限穿透功率模型研究

建立了考虑暂态稳定约束和风速不确定性的风机极限穿透功率计算模型。采用修正能量函数法计算暂态稳定指标,建立暂态稳定约束条件。针对风电出力的不确定性,采用风速预测误差的模糊性表征风电出力的模糊性,并基于可信性理论建立了支路容量的模糊机会约束条件。结合暂态稳定约束,最终建立风电穿透功率的模糊机会约束模型。为了避免低效的模糊模拟求解,将模糊机会约束条件转化为其清晰等价类,简化模糊机会约束模型为易求解的混合整数线性规划模型。IEEE 30节点算例表明该方法可有效计算风机极限穿透功率。     

对应用暂态能量函数法分析电力系统暂态稳定性的评价

基于李雅普诺夫稳定理论,对用于电力系统暂态稳定分析的暂态能量函数法进行了分析,认为可定量分析和快速性是其独特优势,不可靠性是其局限性,提出了暂态能量函数法用于非自治系统所必须满足的条件,包括用临界轨迹确定临界能量,以及用临界轨迹得到的切除时间确定故障清除后的稳定平衡点等,尽管目前暂态能量函数法只作为电力系统暂态稳定分析的辅助工具,但如何提高它的可靠性并将其应用到非自治系统仍是有待深入研究的课题。     

风电接入比例对电力系统暂态功角稳定性影响的分析方法

随着风电在电力系统中的占比越来越大,分析系统对风电的接纳能力日益重要。针对风电接入比例对电力系统暂态功角稳定性影响的研究尚不充分,在分析双馈风电机组对系统暂态稳定性影响途径的基础上,提出一种有利于系统暂态稳定性的最佳风电接入比例分析方法。通过风电场的等效导纳模型和节点导纳矩阵的收缩处理,依据扩展等面积定则构建了含有风电接入比例参数的系统等效转子运动方程,分析了风电接入比例对系统转子运动方程中各个参数的影响,推导得到系统功角加速度与风电接入比例的函数关系,使风电接入比例对系统暂态稳定性的影响分析得以量化。在此基础上可以确定有利于系统暂态稳定性的最佳风电接入比例,为系统中风电接入情况的合理配置提供理论指导。在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型,对风电场不同接入比例以及不同低电压穿越方案下的系统暂态稳定性进行仿真对比分析,验证所提理论分析方法的正确性。