受端电网暂态失稳场景识别及控制措施优化

受交直流耦合、网源发展不协调、新能源涉网性能不满足要求等因素影响，电力系统稳定问题日益突出。分析了受端电网暂态电压和功角稳定关联特性，基于暂态稳定机理探讨了暂态电压和暂态功角失稳为主导诱因的两种暂态失稳模式及其具体演化过程。随后梳理并验证了电网布局、电源结构、网源协调、电源分布、源荷互动等方面的优化控制措施对提升暂态稳定的效果，避免了采用限制机组出力的传统稳定控制措施。暂态失稳模式演化过程的梳理及仿真分析研究为受端电网关键机组暂态失稳场景的识别、控制措施的制定提供了可靠参考。     

暂态功角稳定与暂态电压稳定的耦合机理分析与耦合强度评估指标

随着电网的复杂互联,电力系统中的功角失稳和电压失稳现象常常同时出现,相互耦合。针对难以识别主导失稳模式、并根据主导失稳模式采取有针对性的控制措施的问题,该文分析了这两种稳定形态的耦合机理,提出耦合强度的量化评估指标。分析暂态功角失稳和暂态电压失稳耦合特性在不同网络结构下的差异性,并分析得到功角不稳定与电压不稳定现象相互耦合的两种机理:一种机理与负荷和发电机的动态特性有关,另一种机理与负荷功率和网络的功率传输能力有关。基于上述两类耦合机理,提出对应的两个耦合强度的量化指标y1和y2。通过4个仿真算例,分别在非耦合情况下、两种不同的耦合情况下以及多机系统的情况下,验证耦合机理分析的正确性与指标体系的合理性。同时,理论分析和仿真结果表明,当两种稳定形态耦合性较强时,有必要进一步分析系统的主导稳定性模式。     

基于广域发电机状态信息的电力系统暂态不稳定性实时预测

基于两机群等值方法,将相平面轨迹几何特征判据推广应用于多机系统暂态不稳定性实时预测.为实现该不稳定性预测方案在可靠性和快速性的折衷,着重研究了失稳模式实时筛选和基于预测轨迹的不稳定性判别2项关键性技术.失稳模式实时筛选技术利用角度间隙作为指标选择主导模式搜索方向,并采用不稳定性条件作为搜索终止判据,从而使得搜索中所得主导模式随着轨迹发展逐渐逼近真实失稳模式;基于预测轨迹的不稳定性判别技术将只在参数时变性恶化系统稳定性时进行等值轨迹的预测,并基于该预测轨迹的几何特征判断系统是否稳定.IEEE 145节点系统和某实际电网系统的仿真计算验证了所提预测方案的有效性.     

基于实测响应轨迹的电力系统暂态不稳定判别

电力系统是一个复杂的多机时变非自治系统。通过广域测量系统获取的响应轨迹中包含了受扰系统全部的非线性时变因素,能够为系统暂态不稳定的准确识别提供依据。该文从扩展相轨迹表征受扰系统暂态稳定性的基本原理出发,分析了系统非自治因素对扩展相轨迹的影响;针对轨迹上可能导致判据误判的关键点,详细分析了非自治因素对暂态稳定判据的影响;利用实时测量的机组功角及不平衡功率,构建辅助判据识别可能导致误判的非自治因素,增强受扰系统暂态失稳判别的可靠性;通过定义复合功角确定受扰系统的失稳模式,形成了基于实测响应轨迹的系统暂态失稳判别流程。最后,该文针对IEEE39节点系统与复杂交直流混联电网进行了仿真测试,算例验证了辅助判据的有效性,并证实了该方法判别电力系统暂态失稳的准确性和预测性。     

一种多频振荡场景下的失稳模式划分方法

将多机系统在大扰动下的运动划分为机群间的相对运动和机群内各机组间的相对运动,据此将全系统的暂态能量分解为群间暂态能量和群内暂态能量。通过分析原系统群间暂态能量的变化规律并根据能量壁垒准则得到原系统的失稳时间tm;通过分析子系统群间暂态能量的变化规律得到子系统的临界解列时间tn;通过比较tm和tn与故障清除时间tc之间的关系将多频场景下的失稳模式划分为相继两群失稳、严格多群失稳及不严格多群失稳3种模式。此外,还针对不同的失稳模式给出了相应的解列方法,对多频场景下的解列策略具有一定的指导意义。最后,通过实际电网模型对以上分析结果进行了仿真验证。     

基于广域支路响应无功分布特征的主导失稳形态判别EI北大核心CSCD

随着交直流混联电网规模不断扩大,稳定特性愈趋复杂,功角失稳和电压失稳常常相互交织不易区分,快速准确判别主导形态是实施针对性控制措施的重要前提。首先,基于3种典型系统,分析支路无功在不同失稳形态下的时空分布特性,提取特性间的差异化特征;其次,结合支路首、末端的无功乘积及电压幅值乘积,构建具有固定临界值和明确物理意义的主导性判别指标,用以指示主导失稳形态的同时,还可判别垂足电压落点位置;最后,利用电压幅值乘积指数辨识关键支路,在此基础上,提出主导失稳形态判别及紧急控制策略。标准算例和实际交直流混联电网的仿真结果验证了所提方法及策略的有效性。     

基于ucosφ复合判据的南方电网区域暂态失稳预警策略

基于广域响应的暂态稳定判别技术是实现大电网暂态失稳实时预警的重要手段。本文基于振荡中心电压ucosφ的变化规律,提出了一种互联电网区域暂态失稳预警策略。首先改进了基于ucosφ轨迹积分的暂态失稳判据,克服了该判据在部分复杂故障下失稳判别相对滞后的不足;继而提出了一种ucosφ轨迹穿区识别算法,在不增加量测的基础上构成ucosφ复合判据,进一步提高了失稳判别的可靠性;最后结合南方电网暂态稳定特性,设计了南方电网区域暂态失稳预警方案,综合广域多站点的ucosφ轨迹积分运算和穿区识别结果实时评估系统的暂态稳定性。仿真表明,所提判据与方案能更加快速、准确地识别系统暂态失稳,为电网严重故障后的紧急控制提供基础。     

基于轨迹特征根的暂态稳定实用判据

基于轨迹特征根在大扰动后系统分析中的适用性,尝试用轨迹特征根方法来分析和预测系统的暂态稳定性。通过大扰动后逐个断面的泰勒展开,将原非线性系统由一族带扰动项的线性系统来近似。通过线性系统的稳定性理论及电力系统物理特征,给出电力系统暂态失稳判据,进而基于该判据,设计暂态稳定在线预测算法。最后,在新英格兰系统和国内实际电网上的算例测试,表明了暂态失稳判据和在线预测算法的准确性和适用性。     

暂态功角失稳和电压失稳的模糊综合评判方法

功角失稳和电压失稳是分析电网特性和决策的重要基础,两者常常交织在一起,难以区分。结合功角稳定及电压稳定的基本原理及模糊集理论,提出了评估系统不同失稳模式、失稳程度的模糊判据。首先构建了一套较为全面的反映系统失稳特征的指标体系,包括发电机、联络线及负荷侧相关特征量;其次采用指派法构造各指标隶属函数并应用序关系分析法计算主观权重,进而求得系统综合模糊函数;然后结合双机小系统案例得到介于0~1之间的模糊判据,对一次失稳状态中的功角失稳程度及电压失稳程度进行模糊评估。     

锁相环型变换器并网系统暂态主导失稳特征分析

基于锁相控制的并网变换器由于系统由控制主导、强非线性、强耦合的特性，在大扰动后，系统失稳特征难以辨识。为此，该文对电磁时间尺度下锁相环型并网变换器单机无穷大系统暂态主导失稳变量及特征进行研究。首先，根据所建模型，基于各状态变量等效时间常数的值以确定主导失稳状态变量为锁相环相角θ_pll；并将所建模型与同步机五阶模型比较，机理化地揭示并网变换器快慢时间尺度分离的暂态特性；然后，针对并网变换器在故障过程中存在多摆失稳的现象进行机理性解释，得到该现象由端电压控制环路引入的负阻尼所引起，其与同步机多机系统多摆失稳存在明显的差异。最后，通过Matlab/Simulink仿真软件验证所提理论分析的正确性。