基于网络结构的暂态势能分布机理分析

深入研究暂态能量在网络中的分布变化规律,可以为电力系统稳定预测,电力系统脆弱环节的识别,以及电力系统的监测、控制装置在网络中的合理布点提供依据。文中通过分析等值两机系统受扰动后支路相角差、电压以及暂态势能的分布变化规律,揭示三者之间的内在联系,并从几何角度证明了支路相角差的变化与网络结构的关系。分析显示,支路势能的分布与相角差的变化是吻合的,在系统受扰动后而使其功角逐渐拉开的过程中,能量并不是均匀或按比例地分布在各支路中,而是随着稳定程度的逐渐恶化,越靠近振荡中心,单位长度电抗暂态势能分布越多,稳定裕度越小。当系统失稳时,包含振荡中心的支路暂态势能分布趋于无界;而所有不包含振荡中心的支路,其势能分布均为有界。对于多机系统网络,能量的散播仍主要取决于网络的拓扑结构和参数。仿真结果验证了所提方法的正确性。     

基于WAMS受扰电压轨迹簇特征的电力系统暂态稳定性预测

为了能够实现快速实时的暂态稳定性预测,提出了一种基于故障后发电机端电压受扰轨迹簇特征的电力系统暂态稳定性预测方法。首先通过WAMS系统获取故障后发电机端电压受扰轨迹簇信息,利用电压轨迹簇的几何属性定义了29个特征指标,然后利用Relief算法从中筛选出与系统暂态稳定性密切相关的广域故障特征指标子集,并利用支持向量机(SVM)构造电力系统暂态稳定性预测器。以新英格兰10机39节点系统为例,对所提出的暂稳预测器的性能进行了大量测试。结果表明,相较于已有研究应用故障后发电机电压数据进行的暂态稳定性预测,所提出的基于广域故障特征的暂稳预测器能有效提高电力系统暂态稳定性预测的准确性(预测准确率由94%提高到96%以上)。另外,特别是对于不完全WAMS信息的暂稳预测、对未知运行方式和未知拓扑结构的电力系统暂稳预测具有独特的优势,显著提高了暂稳预测系统的鲁棒性(预测准确率均能达到94%以上)。     

超导储能装置用于改善暂态电压稳定性的研究

建立了超导储能装置(SMES)在暂态电压稳定性分析中的简化数学模型.SMES经双桥系统的电流源型换流电路与电力系统相连.研究了具有快速响应特性的SMES在提高电力系统暂态电压稳定性方面的作用和其无功控制策略,以及采用不等触发角控制时的控制原则.在Matlab平台上编制了暂态仿真程序,对典型3机10母线系统进行了仿真计算.仿真结果表明,超导储能装置安装在动态负荷处,采用无功-电压控制方式能够有效地提高系统的暂态电压稳定性.     

基于网络信息的暂态稳定性定量分析--支路势能法

基于结构保持的多机电力系统拓扑暂态能量函数，分析了故障后暂态势能在网络中的分布变化特点，提取出基于网络信息的系统失去稳定时的关键特征量，以构建仅依赖网络信息的以支路势能分析为基础的可定性且可定量评价系统暂态稳定性的方法-支路势能法。该方法建立于电力系统网络信息的动态响应轨迹的基础上，指标的计算简单方便，不仅可用于第一摆、且可应用于多摆的稳定性评价，同时还可用于系统失稳模式、脆弱输电环节的识别，且具有在线应用的潜力。NEW ENGLAND 10机系统的仿真算例验证了该方法的有效性。     

基于虚拟轴耦合的虚拟同步发电机混合储能惯量-阻尼协调控制策略

将虚拟同步运行的混合储能装置与同步发电机通过虚拟轴耦合,可实现暂态能量的高效传递,提高可再生能源发电系统的暂态稳定性。建立了混合储能装置静态能量与同步发电机动能之间的转换关系。对混合储能装置中的虚拟惯量进行分析,以获得同步运行能力。为了从同步发电机中传递更多的暂态能量,在混合储能装置中引入新的虚拟轴,并分析混合储能装置与虚拟轴耦合对系统暂态稳定性的影响。利用哈密顿能量函数,推导混合储能装置暂态能量高效传递的必要条件,进而提出了混合储能装置虚拟轴的控制策略,以协调虚拟惯量和功率振荡抑制功能。算例仿真结果表明,所提控制策略能明显改善系统频率和功角的暂态稳定性。     

基于网络信息的瞬时性故障最佳重合时刻的整定方法及其实时预测

在支路暂态势能函数的基础上,根据暂态能量在网络中的分布与系统稳定性之间的关系给出了仅依赖于网络局部信息的瞬时性故障的最佳重合时刻的整定方法。仿真结果表明该方法能改善系统暂态稳定水平,有效抑制系统振荡。用自适应滤波的时间序列自回归(AR)模型预测算法对此最佳重合时刻进行实时预测。     

采用储能电源辅助的暂态稳定紧急控制方法

为减少切机量并使暂态稳定紧急情况得到有效控制,提出采取切机措施同时联合储能电源进行暂态紧急控制的策略。推导了含储能电源的系统三阶等值模型,基于反步法计算中间控制变量的控制律,并进一步设计储能电源装置的暂态稳定非线性鲁棒控制器。在扩展等面积法(EEAC)的基础上提出一种参考切机量的简化计算方法。提出通过切机组合优化算法选择最优切机组合并在切除机组的同时投入储能电源。基于含储能两区域系统近似等效模型分析储能有效控制时段并给出了退出时间的计算方法。利用PSASP 7.0用户自定义(UD)模型搭建储能电源及控制器模型并接入WEPRI 36节点系统中进行控制器及控制策略有效性的验证。仿真结果显示所设计的控制器能够有效提高系统暂态稳定性,所提出的策略和储能电源切除时间计算方法能够达到减少紧急控制切机量和储能充放电次数的目的。     

超导储能提高电力系统暂态稳定性理论探讨

超导储能装置（Superconducting Magnetic Energy Storage devices,SMES）现已在电力系统中获得了越来越多的应用。对储能装置串并联接入系统的2种情况进行分析,通过理论推导得出了储能装置的加入可以提高线路输送容量以及提高系统暂态稳定裕度的结论,探讨论证了储能技术提高电力系统暂态稳定性的理论依据。最后,在四机两区域系统上,进行了仿真研究,验证了超导储能装置在改善电力系统暂态稳定性,抑制系统振荡方面的效果。     

基于网络信息的瞬时性故障最佳重合时刻的整定方法及其实时预测

在支路暂态势能函数的基础上,根据暂态能量在网络中的分布与系统稳定性之间的关系给出了仅依赖于网络局部信息的瞬时性故障的最佳重合时刻的整定方法.仿真结果表明该方法能改善系统暂态稳定水平,有效抑制系统振荡.用自适应滤波的时间序列自回归(AR)模型预测算法对此最佳重合时刻进行实时预测.     

一种基于故障轨迹的暂态能量裕度计算方法

基于系统故障轨迹求取系统暂态能量裕度可以解决暂态能量函数法的模型适应性问题,在电力系统暂态稳定评估中具有重要意义。深入研究了去掉线性路径假设导致的部分区间内无法沿故障轨迹计算暂态势能的问题,并提出以故障清除时刻为暂态势能参考点和补偿裕度的概念,给出了一种沿故障轨迹的暂态能量裕度计算方法。仿真计算表明了该方法的有效性。     

一种基于故障轨迹的暂态能量裕度计算方法

基于系统故障轨迹求取系统暂态能量裕度可以解决暂态能量函数法的模型适应性问题,在电力系统暂态稳定评估中具有重要意义.深入研究了去掉线性路径假设导致的部分区间内无法沿故障轨迹计算暂态势能的问题,并提出以故障清除时刻为暂态势能参考点和补偿裕度的概念,给出了一种沿故障轨迹的暂态能量裕度计算方法.仿真计算表明了该方法的有效性.     

基于智能软开关优化配置的配电网柔性互联策略

目前的储能建模研究大都关注其电磁仿真模型,难以用于大规模储能接入对系统稳定性的影响研究。该文提出了集中式储能电站的机电暂态建模方法,在电力系统分析综合程序PSASP的用户自定义（UD）模块中搭建了考虑限幅和附加功率控制的储能机电暂态仿真模型。在此基础上,提出了储能电站的自适应附加功率控制方法,并搭建了相应控制模块。不同工况下的仿真结果证明,所提模型能够准确模拟储能对电力系统的暂态支撑,所提自适应附加功率控制方案进一步提升了储能电站对系统的暂态支撑能力。     

高铁牵引负荷对电力系统暂态能量分布的影响

研究高铁对电力系统暂态能量分布的影响,能为高铁途经电力系统脆弱环节的识别与控制提供依据。通过分析高铁牵引负荷的移动冲击特性,以及它能短时改变途经电力网络潮流分布的特点出发,研究高铁对受扰后电力系统暂态能量分布的影响,进而研究高铁对电力系统稳定性的影响。牵引负荷的接入若使割集支路传输功率增大,割集支路暂态能量的聚积将会加重。但能量的聚积程度将根据电网的强弱不同而不同,高铁途经电网越脆弱,能量聚积程度越大。当电力系统受到扰动后,若牵引负荷正好移动至电力系统的脆弱环节,就很可能造成暂态能量在此处严重聚积,系统发生失稳。对WEPRI-36系统进行仿真分析,验证了所提方法的有效性。     

基于支路暂态能量函数的特高压区域电网间容量交换能力研究

随着特高压电网的逐步建成,大区电网间必将存在大容量的有功功率传输,提出基于支路暂态能量函数的分析方法对电网间极限交换容量进行计算分析。在多机系统COI坐标系统方程的基础上构建电力系统支路暂态能量函数模型,并验证了系统扰动后的总暂态能量守恒的原则,通过电网中各支路能否消纳发电机转子动能来判定系统的稳定性。在CEPRI 8机36节点系统中对扰动后网络中各区域支路的暂态能量函数分布特性进行了验证分析,并在此基础上求出电网区域间最大传输功率。应用该方法对电网间的极限交换容量进行校核计算。仿真结果验证了该方法的有效性。     

超导储能装置在提高电力系统暂态稳定性中的应用

超导储能(superconducting magnetic energy storage,SMES)装置可以很好地改善电力系统暂态稳定性。文中基于PSS/E平台研究了储能装置改善电力系统暂态稳定性的作用,分析了储能装置在不同安装地点以及不同安装容量下对系统暂态稳定性的影响,并给出了效果对比分析,对储能装置实际应用具有一定的指导意义。最后,通过实际华东电网宁德-双龙通道的仿真分析,验证了储能装置在改善电力系统暂态稳定性,抑制系统振荡方面的效果。     

基于能量函数高阶Taylor级数展开技术的直接法

本文提出了一种基于能量函数高阶Ｔａｙｌｏｒ级数展开技术的电力系统暂态稳定性直接法。该方法首先推导出动能、势能和总能量的各阶导数，然后形成动能、势能和总能量的高阶Ｔａｙｌｏｒ级数展开式，并在此基础上快速求取临界故障切除时间。实例分析表明，本文方法具有准确度高、速度快的特点，可以用于电力系统暂态稳定性的快速分析。     

并联储能型FACTS装置的PSASP建模与仿真

利用储能技术可以有效缓解、抑制电力系统的功率不平衡问题,提高电力系统运行水平。首先研究了结合储能设备和电力电子技术的并联储能型柔性交流输电(flexible AC transmission systems,FACTS)装置的潮流和暂态数学模型;然后在电力系统分析综合程序中基于注入功率法建立了潮流的用户自定义模型,暂态建模则采用节点注入电流法;最后在美国电力科学研究院7节点实验系统中加入并联储能型FACTS装置,进行潮流和暂态稳定计算。结果表明,潮流计算的收敛性良好,自定义模型通过调节无功功率较好地控制了母线电压。暂态稳定计算中并联储能型FACTS装置较好地抑制了发电机的功角摆动,有效提高了电力系统稳定性。     

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.     

基于网络能量的高比例DFIG并网电力系统暂态稳定紧急控制

规模化风电并网场景下,在电力系统暂态稳定紧急控制中,若采用传统切除火电机组的方式,因火电机组并网容量降低,其可提供的最大切机量随之减少,故而难以保证系统切机后一定可恢复至稳定运行状态,且切除火电机组后,系统惯量进一步降低,会带来较大的切机代价。因此,必须考虑包含风电切机措施的暂态稳定紧急控制策略。基于此,提出了基于网络能量的高比例双馈风机并网电力系统暂态稳定紧急控制策略。首先,计算含风机系统支路稳定度指标,判断系统暂态稳定状态并识别系统临界割集。其次,构建支路暂态势能灵敏度指标,建立临界割集支路稳定度与火电机组和风电机组有功的联系。进而通过灵敏度指标筛选调控对象,以切机量最小为目标,预设割集稳定度和切机裕度为约束条件,设计了一种风火协调定量调控策略。最后,通过单机系统仿真分析了风机接入对暂态过程中网络能量分布的影响;通过十机系统仿真验证了所提切机策略可实现风电并网系统暂态稳定的定量调控。     

用于电力系统电磁暂态分析的电池模型

电池储能(BES)可为电力系统提供快速的响应容量,能有效提高电力系统的稳定性、可靠性和电能质量。为了研究电池在电力系统中的应用,必须建立准确的电池模型。本文在铅酸蓄电池动态模型的基础上进行简化,得到只与荷电状态(SOC)相关的、适于电力系统电磁暂态分析的简化电池模型。仿真结果验证了模型的有效性。