适用于电磁暂态仿真的大电网简化方法及在南方电网的应用

为了减少采用电磁暂态仿真程序研究大规模交直流电力系统中交流系统不对称故障时的计算量,提出了采用发电机支撑强度进行动态等值的方法。根据500 k V主干网架母线与低压网络拓扑结构以及低压网络是否含有发电机分别采用3种标准等值结构替代;其次采用时域聚合法得到等值发电机参数;最后针对动态等值结果评价提出3个量化指标。该文对南方电网2020年规划数据进行等值计算,比较了等值前后主干网架的稳态潮流、短路电流水平和暂态响应特性。比较结果表明,该等值方法既能保证等值前后主干网架稳态潮流不变,又能保证短路电流近似不变;等值系统极大简化原型系统的同时,保持了一定的动态响应相似性。     

基于改进REI等值法的网架调整限流策略

为了提高传统全网遍历限流方案的求解效率,面对大规模电力系统,给出一种基于改进REI等值法的网架调整限流策略。将网络等值技术与500 k V网架调整限流机理相结合,根据支路限流灵敏度指标对原系统进行一次预处理,将其划分为研究系统和若干外部子系统。再利用改进的动态REI等值法对各子系统进行化简,以等值过程中各发电机在虚拟支路上的功率传输因子来确定等值发电机的参数。通过在两个算例上的仿真验证,结果表明改进后的REI等值法能够较好地保留原系统的动态特性,同时迅速筛选出最优限流开断线路方案。     

一种工程实用的电力系统等值方法

硬件在环试验中,为了兼顾仿真规模和交直流相互影响,需要对交流系统进行等值。基于等值前后系统短路容量一致原理,提出一种新型交流大电网等值方法。根据等值节点的短路电流构建等值发电机的额定容量及并网阻抗参数;根据短路电流大小与系统动态特性强弱关系,提出一种基于短路电流贡献率的新判据;采用该判据选择等效发电机的主导控制器类型,并计算控制器的参数;对静态Ward等值进行修正,消除负电阻及发电机有功输出为负的情况。通过算例对比等值前后系统电压、功率流动、短路容量以及故障后动态响应特性,验证了所提方法的有效性。     

基于PSASP短路计算的外网实用等值方法*

当使用ATP-EMTP软件对大型区域电网的局部线路进行电磁暂态仿真时,受到仿真软件规模的限制,需要将区域电网划分为内部系统和外部系统,对外部系统进行等值简化。文中为简化原系统并保留原系统的短路电流特性,提出了一种基于电力系统分析综合程序(PSASP)短路计算的实用等值方法。采用该等值方法完成了西北电网2017年夏季大运行方式下的等值简化,并在ATP-EMTP软件中搭建了新疆乌鲁木齐简化电网的电磁暂态模型。通过比较等值前后系统的潮流分布和短路电流水平,验证了所提等值方法的正确性和可行性。     

REI等值法用于多节点配电系统短路电流计算的研究

对扩展的径向等值不变性等值网络应用局部节点等值方程进行了研究,提出了将ＲＥＩ等值法用于多节点配电系统短路电流计算,将外部系统中的电源等值联接地边界节点上,将边界节点归入保留节点。将原有源节点变成无源节点。简化了多节点配置电系统短路电流计算的数学模型,使短路电流计算程序更简便,实用,计算精度明显提高。     

基于动态相似度与等值缓冲区的电动机动态等值方法

为了更精确地描述电力大系统中电动机负荷的动态特性,提出了基于动态相似度与等值缓冲区的感应电动机动态等值方法。首先,根据2台电动机机械、电气运动模式的差异,定义了电动机动态相似度的量化指标;然后,按照外部系统各节点与边界节点电气联系的紧密程度确定了等值缓冲区,利用聚类原理,将动态相似度大的电动机分为一群进行等值;接着,应用理想变压器将不同节点的电动机、静态恒阻抗—恒电流—恒功率(ZIP)负荷分别移置到等值负荷节点,根据等值前后电动机群总功率不变、启动电流及空载电流不变的原则,推算出等值动态负荷的参数;最后,对IEEE 10机39母线系统进行了等值计算。仿真结果表明,与加权法相比,所提出的算法具有更好的潮流精度,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,有效提高了等值的静态与动态精度。     

基于BPA的省级电网实用动态等值方法

对省级电网的外部系统和内部系统动态等值方法进行了研究。省级电网外部系统动态等值中,基于我国省级电网间的弱交流联络特性,提出以短路电流不变、电压不变和省间联络线潮流不变为原则进行简化等值;省级电网内部系统动态等值中,为突破目前与BPA程序接口的电力系统动态等值程序(power system dynamic equivalent program,PSDEP)的局限性,以励磁系统参数聚合为例,对比分析了"动态等值预处理–PSDEP–模型转换"与"动态等值预处理与发电机参数聚合–PSDEP"两种技术路线,分析结果表明在动态等值精度要求高的情况下,有必要开发新的发电机参数聚合程序。该省级电网动态等值方法可加快动态等值工作,适应电力系统规划、运行部门的工程精度要求,实用性好。     

感应发电机接入配电网的短路计算序分量模型及算法

分布式发电大规模接入电网将改变潮流和短路电流的分布。利用感应发电机(induction generator,IG)正负序静态等值电路,研究电网不对称故障时定转子磁链序分量相关系数,并结合故障过程中IG暂态磁链特性和转差,建立IG短路计算的序分量电流源模型。比较计及转差前后和不同接入容量时多感应发电机(induction generators,IGs)端电压和短路电流响应,揭示出IGs短路电流与电网节点电压的耦合关系。推导电网故障瞬间IG暂态等值电势,提出计及转差变化的多IGs配电网短路电流的对称分量迭代算法。采用PSCAD/EMTDC仿真软件中IG的5阶动态模型,仿真验证了所提方法的正确性。     

发电机故障分量负序方向保护的新判据

发电机定子绕组相间短路、匝间短路以及分支开焊,均为发电机内部不对称故障,将在发电机内部产生一个负序源.发电机外部故障或扰动,负序源在发电机外部.负序方向可以保护发电机内部不对称故障,然而,实际应用中的负序方向保护发生多次误动.由于它主要保护的是发电机匝间短路,匝间短路会在短路环路中产生极大的电流,但在发电机机端短路电流不大,迫使灵敏度整定很高,牺牲了安全性.本文提出的新判据在发电机外部故障或扰动时可靠地不动作,发电机匝间短路有较高的灵敏度.     

基于机电距离的聚类方法在动态等值中的应用

系统动态等值是在保持适当精度的前提下提高分析速度的有效措施之一。文中综合利用系统各单元间电气和机械距离、系统参数以及各种典型扰动作用下的暂态响应曲线,提出了新的动态等值方法。该方法根据系统各单元间机电距离的量化指标,应用离差平方和方法对初始系统进行聚类分析;然后根据聚类结果将系统划分成内、外部子系统,并对外部系统进行参数等值,得到与初始系统等价的简化系统。10机39母线新英格兰系统的验算结果表明,所提出的动态等值方法较好地保留了外部系统对研究系统动态行为的影响,有效地简化了初始系统。     

高阻接地的船舶中压电网暂态短路电流计算

针对高阻接地方式的船舶中压电网,提出一种系统化的暂态短路电流计算方法。考虑同步发电机及异步电动机暂态特性,根据故障点位置,基于分层等效方法将系统中所有发电机和电动机等效为一台发电机。对于等效发电机,考虑系统分布电容,用对称分量法求解三相对称及各种不对称故障的暂态电流。用Simulink仿真结果对比验证了该方法的有效性和精确性。     

用于简化微电网结构的微分几何广义同调方法

基于发电机功角同调的动态等值方法是目前大电网系统分析中常用的等值方法。针对具有线路短、电磁耦合程度高、非线性极强等特点的微电网系统,开展其局部网络的动态等值模型研究,对系统实时仿真与控制设计、安全稳定分析、系统重构和动态潮流分析计算等具有重要理论意义和实际应用价值。本文提出了基于微分几何的微电网系统的广义同调等值理论并...     

感应发电机接入配网的三相短路电流峰值评估

短路电流计算是分布式发电接入配网规划和保护的基础。研究感应发电机(IG)的故障暂态特性,利用IG静态等值电路推导出配网三相短路时其定子短路电流的解析表达式,进而比较配网近端和远端短路情况下的IG三相短路电流,分析IG转子和定子磁链强制分量比例系数特性,研究IG转速变化对其短路电流直流分量和周期分量的影响。根据配网短路故障后IG转速的变化规律,提出IG接入配网的三相短路电流峰值评估方法。采用PSCAD/EMTDC仿真软件中IG的5阶动态模型仿真验证了该方法的正确性。     

135MW发电机组总起动电气短路试验方法的改进

进行短路试验的目的在于检验短路特性曲线的线性关系是否满足设计的要求；同时利用短路电流检验二次电流相量关系的正确性。为简化工作程序、缩短试验时间，结合里彦发电厂3号机组总起动电气短路试验的实际情况，阐述135MW发电机组出口短路与发电机-变压器组短路的有关问题，提出135MW发电机组总起动时用发电机-变压器组短路试验来代替发电机出口短路的方法，简化了实际工作。结果表明对200MW及以下的发电机组的短路试验均可采用发电机-变压器组短路试验的方法进行。     

基于时域动态过程的变速抽蓄机组外部故障短路电流计算方法

变速抽蓄机组（VSPSU）采用特殊的交流励磁结构及控制方式,导致其外部故障短路特性与常规定速机组相比差异巨大。为此,提出了一种基于时域动态过程的外部故障短路电流计算方法。根据VSPSU外部故障下的励磁及控制特点,将外部故障下的VSPSU分为持续励磁和跨接器动作这2种情况,并基于空间矢量分析分别建立2种情况下的时域动态电路模型。在此基础上,结合2种情况的过渡边界条件和定子磁链动态特性推导得到VSPSU外部故障短路电流的解析表达式。与PSCAD/EMTDC仿真结果的对比表明,所提出的VSPSU外部故障短路电流计算方法具有较高的准确性及实用价值,能满足变速抽水蓄能电站一次设备选型以及继电保护等工作的需要。     

Dynamic REI equivalents for short circuit and transient stability analyses

This paper proposes a systematic approach for dynamic power system equivalents based on power transfer distribution factors. The proposed method divides the original network into an internal interconnected system and an external one. Static equivalents are computed at frontier buses that separate the retained internal system from the external one. The equivalents are formed using REI (Radial, Equivalent and Independent) networks and generator model aggregation. Generator parameters are computed based on power transfer distribution factors of the generated active power. The equivalent models are able to accurately approximate the behavior of the original system for short circuit and transient stability analyses. Two test systems, namely the Kundur’s 2-area test system and a 1213-bus network that model a real transmission system are used to illustrate and test the proposed technique.     

比率制动式发电机纵差保护的整定计算

当发电机外部短路时,由于电流互感器的暂态误差,使比率制动式发电机纵差保护的制动电流减小,如不考虑它的影响,有可能造成外部短路时保护误动作。为此,讨论在整定计算中计及制动电流减小的影响时,适当提高最大制动系数的方法。     

核电站控制棒电源系统相复励发电机短路故障的解析计算

针对核电站控制棒电源系统,现有保护仅采用以额定电流为定值的定时限过流保护作为短路后备保护,导致该系统已发生多起过流保护抢先动作与失磁保护失配的事件。解决保护失配问题的关键在于对控制棒电源系统发电机短路故障电流的准确解析,解析重点在于考虑发电机实际采用的相复励无刷励磁方式对故障电流的影响,而相复励励磁电流由并励电压对应的励磁分量和复励电流对应的励磁分量合成产生。经过合理的假设与模型简化,结合发电机基本方程和励磁系统数学模型,推导得到了并励电压分量作用下的三相短路电流。引入复励电流分量作用,根据励磁电流变化对短路电流进行修正,得到了包含暂态分量和稳态分量的相复励发电机三相短路电流时域解析表达式。由正序等效定则扩展得到两相短路电流的时域解析表达式。基于PSCAD/EMTDC平台建立了控制棒电源系统电磁暂态模型,对理论分析结果进行了验证,进一步对保护优化方法进行了讨论。