电力系统动态安全调度新算法

提出了一种动态安全调度新算法。基于最大相容集的概念，从暂态稳定控制的工程背景出发，将可行域为空的动态安全调度优化问题扩展为在其最大相容集簇上的寻优问题。并将其转换成一个混合整数规划模型，解决了动态安全约束过强导致优化问题不可行及预防控制的经济代价过高等困难。试验算例证实了模型和方法的有效性，根据动态安全调度特点探讨了今后的研究方向。     

含统一潮流控制器装置的电力系统动态混合仿真接口算法研究

提出了一种新的含UPFC装置的电力系统动态混合仿真接口算法，算法中对UPFC采用动态相量建模，对电力系统网络则采用成熟的机电暂态仿真。仿真中UPFC并联侧采用定交流母线电压控制和定直流电容电压控制，串联侧采用定线路潮流控制。文中推导了UPFC的动态相量模型，讨论了与网络机电暂态模型的接口算法。研究分析和算例仿真表明：使用动态相量建模可精确地仿真UPFC的电磁暂态（EMT）过程，且仿真速度快；文中所提混合仿真方案能保证较快的仿真速度和优良的仿真精度，具有较好的收敛性，且可用于含UPFC等FACTS装置的系统发生不对称故障时的暂态稳定分析。     

电力系统全过程动态仿真技术综述

电力系统全过程动态仿真是将机电暂态和中长期动态过程有机地统一起来进行的仿真计算。通过对电力系统长过程动态稳定特性的模拟分析,了解系统中长期失稳的动态特性机理,对电力系统规划设计以及避免可能发生的大停电事故等有重要意义。对电力系统全过程仿真中遇到的主要问题,包括刚性系统求解特点、典型数值积分算法的优缺点、非线性代数方程迭代解法等做了阐述。最后,对目前国内外主流全过程动态稳定仿真软件所应用的数值算法做了总结。     

电力系统动态过程的柔性自校正仿真方法

电力系统动态过程仿真的效率和数值稳定性常常受到刚性的困扰.通过对非线性动态系统刚性特征的分析和再思考指出:刚性时空分布的局部性为柔性化提供了基础.其次,文中提出了自适应柔性分组策略和具有自校正积分措施的变量组协调策略.通过对变量组别划分、相对步长因子调整、最小积分步长调整3种自适应策略的统一处理,可以动态地控制变量组别的变化和积分步长的调整,在保证精度的前提下放开了较慢变量的步长,避免了传统方法所有变量采用相同步长进行积分导致计算效率低下的缺陷,克服了现有变量分组方法难以做到同时自适应调整多个控制参量的不足,使计算效率得到了显著提高.     

电力系统电磁暂态仿真算法研究综述

在电力系统中,电磁暂态仿真分析是其中必不可少的部分,电网规模大、仿真精确性要求高、仿真效率高以及电力系统大量采用含电力电子装置,对电力系统仿真的性能要求越来越高。数值积分算法是目前暂态仿真分析的核心,文章首先通过理论基础的总结,分析现有电磁暂态仿真产生数值振荡问题的原因与解决方法。从数值积分算法的稳定性、精度以及效率着手,讨论了目前应用于电力系统电磁暂态仿真的常用积分算法和新型积分算法的计算格式,仿真特性、领域应用以及研究现状,通过定量分析,说明各算法特点与优劣,最后做出总结。     

电力系统频率动态过程仿真中锅炉动态特性影响研究

在对实际大区域电网进行频率动态过程的研究中发现,仿真所得的频率轨迹与量测装置记录到的实测轨迹偏差较大。解释了轨迹偏差产生的原因和特点,指出仿真系统中所采用的火电机组负荷调节系统模型中未考虑锅炉主蒸汽压力对频率动态过程的影响。根据分析,在仿真系统中自定义了计及锅炉动态特性影响的机组负荷调节系统模型。考虑锅炉动态特性对发电机组输出功率的影响,将模型中锅炉主蒸汽压力侧的影响等效为一阶惯性环节,应用调整后的模型进行仿真计算。为使频率动态过程的仿真轨迹与实测轨迹相接近,进一步修正了惯性环节中的时间常数。     

一种适用于分布式发电系统的显式一隐式混合积分算法

针对分布式发电系统的典型特征,提出了一种适用于分布式发电系统的显式…隐式混合积分算法。分布式发电系统中电力电子元件具有较快的动态特性,而分布式电源本身如燃料电池、风机、微型燃气轮机、蓄电池等动态响应较慢,根据这一特性设计了算法的划分原则,针对快动态电力电子元件采用隐式积分算法,针对慢动态分布式电源采用显式积分算法,同时...     

电力系统动态仿真中参数不确定性影响的评估

电力系统仿真模型中存在不确定参数,动态仿真结果的可信度因此受到影响.基于暂态稳定约束最优潮流,提出一种评估参数不确定性情况下动态仿真结果可信度的方法.通过构造一组非线性优化问题,确定参考系统中待评估变量动态性能的边界轨迹,以此作为评估参数不确定性情况下动态仿真结果可信度的依据.运用连续线性规划方法求解这组优化问题,所提出的评估方法的有效性在IEEE 9节点系统和IEEE 39节点系统上得到了验证.     

适用于电力系统全过程动态仿真的风电机组典型模型

风电的随机波动性给电网的规划运行带来了不利的影响。针对目前国内在风电仿真分析时使用的模型所存在的问题,包括机电暂态特性仿真不够准确且缺乏中长期动态仿真等,建立了适用于电力系统全过程动态仿真的典型风电机组模型。该模型包括反映风电机电暂态特性的发电机和换流器控制模型、低电压穿越控制策略和保护模型,以及反映风电中长期动态特性的风速波动和有功控制模型。该模型能够对风电机组机电暂态特性,特别是低电压穿越过程的运行特性进行准确地仿真;通过设置风速波动输入,能够较准确地模拟风电机组出力的长时间变化过程及其对电网造成的影响。通过与大电网实测数据的仿真对比,验证了风电机组模型在机电暂态和中长期动态仿真中的有效性。     

电力系统机电暂态实时仿真系统

开发了一种基于机电暂态计算的电力系统实时仿真系统,研究了该仿真系统各部分的构成、工作原理以及仿真实现过程中涉及的接口问题。采用电力系统励磁和继电保护的模拟装置对仿真系统的功能进行了测试,验证了该系统实时仿真结果的正确性。该系统还能够满足实时性的要求。     

电力系统数字混合仿真技术综述及展望

论述了混合仿真技术的发展历史和现状,对国内外现有的混合仿真平台进行了全面的技术总结和比较。在此基础上,从等值模型、相量提取算法、接口位置选择和交互时序4个方面对混合仿真接口技术进行了详细讨论,论述了各方面技术的内涵、方案和面临的主要问题。结合智能电网的发展和"源-网-荷"互动模式,提出将电磁侧系统通过交互接口与信息系统仿真平台相连,构成信息-电磁-机电混合仿真系统,为混合仿真技术的进一步发展提供了可能的方向。     

One-step decomposition method for numerical integration of short- and long-term dynamics

A mathematical model is derived and disdussed that represents the structural properties of the alternative linearity and of the triangular block structural connectivity of the sets of differential equations, associated with the machines in the numerical integration of short- and long-term dynamics. In order to take into consideration the structural properties of the model, a one-step decomposition method for the numerical integration of short- and long-term dynamics is proposed. The method can be applied not only to the numerical integration of short- and long-term dynamics but also to all other cases when the model of the dynamic system is alternative-linear and triangular block connected. Numerical stability, accuracy and computation speed are the major advantages of this method, making it suitable for many applications, including the dynamic security analysis of power systems.     

一种电力系统动态仿真模型降阶的方法

电力系统动态仿真是电力系统动态安全分析的重要手段之一,传统动态仿真方法为了保证仿真精度需要采用较高阶数的仿真模型,降低了仿真的计算效率.针对传统动态仿真存在的问题,提出了一种基于距离故障点电气距离的远近来降低模型阶数的方法,在保证仿真精度的前提下提高了仿真计算效率.     

适应供给侧结构性改革的中长期负荷预测拓展索洛模型研究

随着供给侧结构性改革的深入,电力需求的演变规律变得更难捕捉。传统的中长期负荷预测模型通常未考虑供给侧结构性改革因素,难以满足新形势下中长期负荷预测精度的要求。基于此,提出了一种适应供给侧结构性改革的中长期负荷拓展索洛预测模型(Supply-Side Reform-Extended Solow Regression Model, SSR-ESRM)。首先,通过对供给侧结构性改革内涵的解读,从规模、结构及效率三种效应出发,构建了量化指标体系。其次,在基本索洛模型的结构中,引入供给侧结构性改革因素对模型进行拓展,建立SSR-ESRM实现中长期负荷点预测。为反映供给侧结构性改革的不确定性,建立了系统动力学模型生成多种经济发展场景,进一步实现中长期负荷外推预测。算例分析表明,考虑供给侧结构性改革因素的SSR-ESRM预测精度较高,且对场景切换的灵敏度适中,有利于电网规划的灵活性,能够为实现电网规划提供有益的参考。     

基于投影积分的气-电耦合园区综合能源系统动态仿真方法

在充分考虑电力、燃气系统及其相互转化特性的基础上,建立了气-电耦合园区综合能源系统动态仿真模型,并根据动态过程的时间尺度对刚性系统进行划分;在此基础上,基于投影积分理论,提出一种适用于气-电耦合园区综合能源系统的高效率动态仿真方法,采用内部积分器以小步长的显式和隐式欧拉法交替求解来精细刻画快动态过程,采用外部积分器以可变大步长二阶牛顿插值高效求解慢动态过程,且在计算过程中能够有效计及故障扰动等事件的影响;对算法的数值精度进行分析。基于典型算例的算法测试表明,所提方法能够有效实现多场景下的气-电耦合系统快速稳定求解,在保证精度的前提下有效提升仿真效率。     

电-气互联综合能源系统多时段暂态能量流仿真

考虑到气网的慢动态特性,研究了电-气互联综合能源系统的多时段暂态能量流仿真,其中电网采用稳态潮流模型,气网采用暂态能量流模型。运用隐式有限差分法将天然气系统暂态能量流方程转化为非线性代数方程组,然后用牛顿法求解以非线性代数方程组描述的综合能源系统的多时段暂态能量流方程。同时,计及了电力系统与天然气系统2个层面的耦合,即燃气轮机与电转气(P2G)技术。最后,基于修改的IEEE 24节点电力系统和比利时20节点天然气系统,计算其多时段暂态能量流。仿真结果表明,在短时间尺度研究中,天然气系统的稳态模型与暂态模型的计算结果存在显著差异。除此之外,还定量评估了P2G对风电消纳的积极影响。     

交直流互联系统的多参数分岔分析

针对交直流系统的微分-代数模型,提出了一种多参数分岔分析方法。该方法虽然使系统方程的维数有所增加,但其雅可比矩阵具有很强的稀疏性,易于推广至大系统。在此基础上,对单馈入及多馈入交直流系统分别进行了多参数分岔分析。对单馈入交直流系统,分别以励磁参考电压、直流子系统各参数及逆变站换流变变比的极限值为控制参数,研究了这些参数对系统动态负荷裕度(DLM)和分岔点类型的影响。对多馈入交直流系统,重点研究了在直流典型控制方式下直流子系统之间的联络线电抗值及多个直流参考电压共同作用对系统分岔行为的影响。     

基于PEBS法的交直流输电系统暂态稳定分析

计及直流系统的动态构建了交直流输电系统的暂态能量函数,直流换流站交流母线电压和发电机转速功角一样作为显式变量出现在暂态能量函数中,暂态能量函数的变量从平衡点到势能边界面出口点的积分路径不作线性假设.视为慢动态的发电机转速和功角,沿着持续故障轨迹或受扰轨迹积分,而视为快动态的直流系统变量的积分路径通过修正后得到,并讨论了应用势能边界面法求取临界能量和临界切除时间的问题.分别利用所提方法和逐步积分的时域仿真法求取了4机和10机交直流输电系统的临界切除时间,通过比较验证了所提方法的有效性.     

舰船电力系统暂态稳定性仿真分析

通过分析舰船电力系统暂态稳定性的特点,并结合陆地电力系统暂态稳定性分析的理论,提出了适用于舰船电力系统暂态稳定性分析的发电机六阶数学模型、电动机二阶动态模型和恒功率静态模型相结合的综合负荷模型,以及具体的分析步骤.在舰船电力系统暂态稳定性分析中采用了适用于舰船电力系统暂态稳定的判据,并同时考虑了原动机、调速器和励磁器的...     

基于PSS/E的MMC-UPFC机电暂态仿真方法

为满足工程规划设计的需要,分析了基于模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter, MMC)的统一潮流控制器(Unified Power Flow Controller,UPFC)的等效电路,提出一种基于PSS/E的机电暂态仿真方法。采用该方法进行潮流计算时,将UPFC用功率注入等效,利用交替迭代法进行求解。在动态仿真中,将UPFC等效为电流源模型,并考虑直流系统、控制器和调制等环节的作用。将该方法集成于PSS/E中,分别对小系统和实际系统进行仿真。结果表明,所提方法能够实现含UPFC电力系统的潮流计算,可模拟UPFC的动态特性,适用于对实际系统的仿真研究。