暂态能量函数方法的新近进展

综述了暂态能量函数方法在电力系统动态安全评定方面在国内外的新近进展,也包括著者所在研究组的工作,主要内容涉及暂态能量函数中的位能修正,位能边界曲面（ＰＥＢＳ）判据在网络结构保持模型下的拓广,稳定域边界上的主导不稳定平衡点（ＢＣＵ）的有效解法,以及在网络结构保持模型下用灵敏度方法预测稳定极限的方法,并提出了一种综合直接法,它是以故障点是否发生在机端的标记,综合运用ＰＥＢＳ法与ＢＣＵ法分别求取临界能量     

基于BCU法的多故障暂态稳定约束最优潮流计算

基于稳定域边界的主导不稳定平衡点(BCU)方法,求解暂态能量裕度对发电机有功和无功出力的解析灵敏度,再将暂态能量裕度约束直接加入最优潮流模型中,建立含多故障暂态能量裕度约束的最优潮流逐次线性规划模型.通过常规潮流计算、基于BCU法的暂态稳定及暂态能量裕度灵敏度计算、基于单纯形法的线性规划算法的交替求解,获得最优解.并对BCU方法和故障模式法进行了比较,在上述的交替求解过程中,故障模式法并不能保证能求出主导不稳定平衡点,但BCU方法能够给出可靠结果.新英格兰10机39节点系统的计算结果验证了所提方法的有效性.     

不可积项和临界能量——关于暂态能量函数的几点注释

由于电力系统的非自治性，暂态稳定分析用的能量函数不可能完全满足李雅普诺夫函数的定义条件。为了求取临界能量值，所有能量函数型的直接法都需要对系统轨迹作出某种近拟假设。显然，不同的假设造成了不同的特性。本文从这个新的观点来归纳、比较了具有代表性的RUEP法、PEBS法、加速度法 、结构保持模型、时间尺度解耦法及EEAC等直接法。本文还进一步分析了 这些方法在复杂模型下可能的表现和开发的前景。     

基于BCU法的多故障暂态稳定约束最优潮流计算

基于稳定域边界的主导不稳定平衡点（BCU）方法,求解暂态能量裕度对发电机有功和无功出力的解析灵敏度,再将暂态能量裕度约束直接加入最优潮流模型中,建立含多故障暂态能量裕度约束的最优潮流逐次线性规划模型。通过常规潮流计算、基于BCU法的暂态稳定及暂态能量裕度灵敏度计算、基于单纯形法的线性规划算法的交替求解,获得最优解。并对BCU方法和故障模式法进行了比较,在上述的交替求解过程中,故障模式法并不能保证能求出主导不稳定平衡点,但BCU方法能够给出可靠结果。新英格兰10机39节点系统的计算结果验证了所提方法的有效性。     

暂态能量裕度的解析灵敏度分析

本文首次推导了保留结构模型下暂态能量裕度对发电机有功出力灵敏度的解析表达式,详细地给出了用势能界面法(PEBS)求暂态参量裕度灵敏度的计算方法和计算过程。最后,本文利用暂态能量裕度对发电机出力的灵敏度进行暂态稳定预防控制,以提高系统的暂态稳定性。对两个试验系统的计算结果表明,本文的方法是可行和有效的。     

基于改进信号能量法估计暂态稳定极限

信号能量法是一种基于时域仿真数据来快速求取电力系统暂态稳定极限的方法。它的基础是认为在给定故障条件下，暂态电压响应的信号能量将随着功率增加而渐近增长，其渐近线对应于暂态稳定极限，从而建立信号能量与传输功率和稳定极限的解析函数关系。另外，对于不同功率水平的暂态仿真数据可以得到该水平下的暂态电压数值信号能量。应用这些数值信号能量和解析信号能量表达式即可对稳定极限做出估计。文中提出了两种新的解析信号能量表达式，即1阶近似法和3阶近似法。在新英格兰系统和四川重庆系统中的应用证实了所提出方法的正确性，并且与原方法比较，所提出的方法适应性更强，更有效。特别是1阶近似法能够保持以较高精度确定系统的暂态稳定极限。     

电力系统暂态稳定直接法综合分析方法

分析直接暂态稳定的三种方法,势能边界曲面(PEBS)方法、基于稳定域边界的主导不稳定平衡点(BCU)方法和扩展等面积准则(EEAC)方法,并比较三种方法的优缺点,提出基于这三种方法的直接暂态稳定分析的综合法.     

用拓扑能量函数法评估多机系统的暂态稳定域

本文论述了基于网络结构保持的拓扑能量函数法评估多机系统暂态稳定域的数学模型与算法。主要论点是发电机用E_q′模型代替经典的E′模型,它对于首次摇摆稳定分析更为实用。同时在系统模型中计入了负载的电压特性,并有效地判定系统的暂态能量,运用位能边界曲面方法决定稳定域。用16机51结点简化的华东系统对上述方法的有效性进行了研究,仿真结果验证了所提论点的正确性。     

持续故障轨线位能边界曲面出口识别方法研究

在电力系统动态安全分析中,基于能量函数的PEBS/BCU方法应用时,识别穿越PEBS界面的出口点方法包括射线法和梯度法。鉴于这两种方法应用的局限性,论述了新的动态梯度法,以提高识别出口点的准确性。并以电科院6机22节点系统为例进行了主导不稳定平衡点的计算。     

持续故障轨线位能边界曲面出口识别方法研究

在电力系统动态安全分析中,基于能量函数的PEBS/BCU方法应用时,识别穿越PEBS界面的出口点方法包括射线法和梯度法.鉴于这两种方法应用的局限性,论述了新的动态梯度法,以提高识别出口点的准确性.并以电科院6机22节点系统为例进行了主导不稳定平衡点的计算.     

考虑暂态稳定约束的串联电抗器优化配置

基于暂态能量函数法,提出考虑暂态稳定约束的串联电抗器优化配置新算法.该算法利用基于稳定域边界的主导不稳定平衡点法(BCU法)计算系统暂态稳定裕度,并将暂态稳定裕度作为约束条件加入到优化配置模型中,从而将串联电抗器配置问题转化为非线性规划问题,使得在求解的过程中能够充分考虑串联电抗器对系统稳定性的影响.同时根据串联电抗器...     

网络结构保持下的能量裕度灵敏度分析

阐述了电力系统结构保持模型下基于灵敏度的BCU方法,其显著特征是当运行参量变化时不依赖于主导不稳 定平衡点不变的假设。用该方法可以快速有效地提供运行人员感兴趣的安全信息：运行参量变化时系统稳定 裕度的灵敏度以及受一定故障支配的临界机极限输出功率等。6机22节点系统的试验结果表明用这种方法是行 之有效的。     

快速计算电力系统暂态稳定极限

能量函数法是分析电力系统暂态稳定问题的一个非常有效的方法。本文首次推导了严格的单 机能量函数灵敏度分析的全套解析公式。然后,利用能量函数法中已有的假设条件,提出了一 套快速算法,使在运行能量函数法的同时,只需增加极少的计算量,便可进行灵敏度分析和快 速计算系统暂态稳定极限。     

电力系统暂态稳定方法分析

介绍了目前实际应用中的暂态稳定分析方法,说明了各种方法的优缺点.从理论上分析了暂态能量函数法中对于临界暂态能量求取的方法及原理,研究了各自的适用性并对其在工程实际中的应用提出了展望.     

基于Taylor级数法动态步长控制的暂态能量函数法

势能边界面PEBS(Potential Energy Boundary Surface)法是暂态能量函数法的一种,将Taylor级数法暂态稳定计算的动态步长控制应用到PEBS法中,可以大步长的模拟持续故障轨迹,减小模拟区间数。提高计算效率,同时也可以满足计算精度的要求。计算结果表明,Taylor级数法暂态稳定计算的动态步长控制有效地提高了PEBS法的解算效益。     

基于PEBS法的暂态能量裕度灵敏度快速计算

提出了一种基于PEBS法暂态稳定分析的能量裕度灵敏度计算方法.该方法以系统故障前稳定平衡点作为暂态势能参考点,沿持续故障轨迹采用数值方法计算暂态势能.在系统持续故障仿真和灵敏度动态方程计算过程中,引入高阶Taylor级数展开技术,可以在保持计算精度的前提下提高计算步长,显著提高计算速度.将到达临界势能点的判据展开以时间为自变量的多项式形式,通过解方程求得到达临界势能点的时间,从而快速确定临界势能点的位置.提出的能量裕度灵敏度分析方法包括两方面:计算故障前机组机械注入功率变化对能量裕度的灵敏度,用于指导预防控制;计算故障切除后的控制措施对稳定裕度的影响,用于指导紧急控制.New England 10机系统算例验证了该方法的有效性.     

电力系统暂态稳定域近似边界可信域及其扩展

电力系统稳定域边界的逼近一直是应用直接法进行电力系统暂态稳定分析的难点。该文给出一种基于可信域和暂态能量函数的边界近似方法,该方法利用特征不变流形(characteristic invariant manifolds,CIMs)确定的可信域和其边界上故障轨迹相关方向处暂态能量函数常值能量面的并集确定近似边界。采用该方法对WSCC4机11节点标准测试系统稳定域边界进行逼近,并依据近似稳定域边界估计临界清除时间。通过对采用纯多项式近似的边界及与采用纯能量函数近似边界的比较,表明该方法即排除了多项式近似边界收敛域外的不确定性,又在很大程度上克服了传统能量函数近似边界的保守性,提高了直接法分析电力系统暂态稳定的精度。     

考虑暂态电压跌落限制的直接法暂态稳定分析

提出了一种考虑暂态电压跌落限制的直接法,快速求取保证故障后电力系统电压高于限值的故障临界清除时间(CCT).根据带约束动力系统稳定域理论,其受限稳定边界由边界上不稳定平衡点、周期轨和半鞍点的稳定流形以及部分可行域边界构成.半鞍点的稳定流形是系统受限稳定边界的重要部分,并且可以用半鞍点处的等能量面来近似.暂态电压跌落限制可以考虑为对故障后电力系统的一个约束.基于电力系统结构保持模型,寻找到了和故障相关的一个半鞍点,将持续故障轨迹和可行域边界交点的发电机角速度变为0后,就得到一个半鞍点.然后,以该点能量作为临界能量确定CCT,保证故障后系统满足暂态电压跌落约束.采用了迭代方法提高计算精度.仿真结果验证了所提出方法的有效性.     

端口能量及其在风电系统暂态稳定分析中的应用

大规模风电接入后,研究计及风电的能量函数法有助于提高稳定评估的计算速度,并为稳定控制提供灵敏度信息。在结构保留能量函数的启发下,提出端口能量的概念,证明了采用端口能量的系统总能量是系统的能量函数;证明了端口能量的能量聚集效应;分析了采用端口能量计算对象系统的暂态能量给暂态稳定评估带来误差的原因;基于端口能量,提出了包含风电的暂态稳定能量函数分析方法。不同场景下的临界切除时间对比分析验证了所提能量函数法的有效性。在精度方面,各个场景下所提能量函数法比时域仿真法保守0~0.02s,在速度方面,所提能量函数法比基于时域仿真的二分法和逐步法快3~26倍。     

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。