基于单机负荷模型系统的紧急状态研究

研究了电力系统的运行状态分类及其之间的转换关系,建立简单的单机负荷模型系统的状态方程,重点研究系统的稳态及紧急运行状态。电力系统中出现大的扰动,系统中将出现有功、无功功率的不平衡。借助Matlab仿真分析系统频率和电压的运行轨迹变化,结果表明,频率是系统有功功率平衡的指示器,而无功功率不平衡决定母线电压的变化,在紧急状态下,系统频率和电压稳定是不能完全解耦的。该研究对传统的低频减载策略设计和改进具有重要的指导意义。     

基于频率和电压稳定的紧急控制策略研究

紧急控制中的低频减载和低压减载策略作为第三道防线的重要内容,已经在电力系统中广泛加以采用,对防止系统稳定破坏具有重要意义。在分析和总结国内外低频减载和低压减载方面主要研究工作的基础上,归纳了目前切负荷方案的优缺点,着重指出系统受到大的扰动时,电压稳定和频率稳定均受到威胁,仅考虑频率或电压单一变量的切负荷策略是不可靠的。因此,新提出的紧急减负荷策略还需要考虑系统网络拓扑的变化,以及频率稳定和电压稳定的相互影响,以实现切负荷的动态自适应性。     

基于暂态电压扰动范围判别的自适应低压减载策略

传统低压减载方案仅根据本地电压信息动作,未考虑全网暂态电压响应特征。分析系统暂态电压跌落与扰动范围的关系,并基于负荷节点的电压偏移量提出暂态电压扰动范围判别指标,将电压扰动类型划分为全网暂态电压扰动和局部暂态电压扰动。以该指标的判别结果为基础,综合考虑扰动后系统电压与频率的动态过程,构建基于暂态电压扰动范围判别的自适应低压减载策略,该策略采用2套自适应减载方案分别应对全网暂态电压扰动和局部暂态电压扰动。对IEEE 39节点系统的仿真结果验证了该策略在应对不同失稳场景时的有效性和优越性。     

低频低压继电器联合减载方法

传统的低频低压减载继电器相互独立,减载时未充分考虑负荷特性以及频率电压的相互影响,在严重扰动下可能出现欠控制或者过控制。提出了一种低频低压继电器联合减载方法,该方法在计及负荷母线频率和电压变化对负荷有功功率影响的基础上,根据实时测得的本地负荷的频率与电压响应信息自动计算低压减载量和低频减载的附加减载量,并将所求得低频减载切负荷量与低压减载切负荷量的较大值作为实际切负荷量输出至低频低压继电器上进行逐轮次就地切负荷。IEEE 39节点系统的仿真结果说明,该方法与传统分散式低频低压减载方法相比,能更好地适应负荷特性和扰动形式的变化,能更有效地保障受扰系统的频率稳定性和电压稳定性。     

电力系统安全稳定控制的现状与进展

一、电力系统的安全稳定问题及控制措施电力系统是一个由大量发电、输电、变电、供电设备组成的复杂非线性动态系统。正常运行时,有功功率和无功功率处于平衡状态,频率、电压和通过设备的潮流处于允许范围,各发电机组同步稳定运转。由于负荷变化、设备故障或投切等扰动,系统将经历一个暂态过程再恢复原状态或转入新的运行状态,当扰动严重到一定程度则系统将不能继续保持正常状态而进入紧急状态。此时功率可能不平衡,频率、电压、潮流可能超出允许范围,系统面临     

基于潮流追踪算法的自适应低频减载策略研究

低频减载（under frequency load shedding,UFLS）是防止电力系统频率崩溃的有效手段之一,它通过在系统的某些地点切除过负荷量,达到维护系统稳定的目的。为此,计及负荷的电压调节效应,提出一种改进的功率不平衡量计算方法,针对不同的扰动在线计算系统的减载总量;并利用邻接矩阵的稀疏性,结合邻接矩阵和比例分配原则提出了一种潮流追踪新算法,提高了潮流追踪算法的计算效率,将其应用于在线确定减载地点与分配减载量。仿真结果表明,新的自适应减载策略可靠性更高,能够有效防止欠切或过切,改善受扰系统减载后的频率恢复效果,并提高系统的电压稳定水平,对实际电力系统紧急控制研究具有重要意义。     

孤岛系统的低频减载方案研究

对某一实际系统形成孤岛后的频率、电压动态和低频减载方案进行了时域仿真研究。研究了低频减载方案的设计,分析了传统的低频减载方案和两种新的半适应与自适应低频减载方案。利用PSS/E建立了该实际系统模型及上述各种低频减载模型。仿真研究了有功功率缺额扰动时的频率、电压动态特性和各种减载方案的性能,分析了影响各方案性能的主要因素,提出了改进策略。仿真研究表明该系统成为孤岛后维持频率和电压稳定的能力很低,设计良好的低频减载方案,以及在低频减载方案考虑电压的影响对系统安全稳定运行有重要意义。     

孤岛系统的低频减载方案研究

对某一实际系统形成孤岛后的频率、电压动态和低频减载方案进行了时域仿真研究.研究了低频减载方案的设计,分析了传统的低频减载方案和两种新的半适应与自适应低频减载方案.利用PSS/E建立了该实际系统模型及上述各种低频减载模型.仿真研究了有功功率缺额扰动时的频率、电压动态特性和各种减载方案的性能,分析了影响各方案性能的主要因素,提出了改进策略.仿真研究表明该系统成为孤岛后维持频率和电压稳定的能力很低,设计良好的低频减载方案,以及在低频减栽方案考虑电压的影响对系统安全稳定运行有重要意义.     

含自备电厂的钢铁企业孤网频率稳定控制策略

介绍了钢铁企业供电系统的结构特性,建立了自备电厂火电机组调速系统模型和负荷模型,其中负荷模型分为常规负荷模型和冲击负荷模型。针对孤网运行方式,提出了一种自适应频率稳定控制策略：实时监测系统运行状态和频率,并根据频率范围采取相应的控制措施。通过对自备电厂一次调频参数、二次调频控制等方面的研究,改善了孤网系统应对冲击负荷等小扰动的调节能力;通过实施可靠的就地低频减载（under frequency load shedding,UFLS）控制,可有效应对发生大扰动导致频率严重下降的紧急情况。仿真结果显示,所提出的控制策略能够保证孤网系统频率的稳定性。     

计及动态修正的自适应广域低频减载

传统分轮逐次逼近的低频减载方法,对系统运行变化缺乏足够的适应性,会造成过切、欠切等问题,所以提出一种基于广域测量系统计及动态修正的自适应低频减载策略。在低阶频率响应模型的基础上,考虑电压对不平衡功率的影响,利用较短周期内的系统响应轨迹估计系统不平衡功率;考虑系统频率自恢复调节能力,采用频率变化率变化梯度逐轮对减载量进行动态修正;各负荷节点减载量由计及负荷特性、发电机受扰程度的多因素综合指标确定。IEEE 68节点系统仿真结果表明,所提方法可有效减少负荷切除量,同时能明显缩短频率恢复时间,保证了系统的稳定运行。     

车用双向DC/DC控制策略研究及参数选择

汽车负载的特殊性以及直流母线电压须按后级电机调速需要来自动调整,这就要求车用双向DC/DC变换器具有更高性能。带汽车负载的双向DC/DC变换器工作范围大,传统控制策略下,变换器有稳定性及动态性能受电路工作点影响较大等不足。对传统双向DC/DC控制策略进行改进,优化设计前馈通道,保证了变换器大范围内稳定性以及动态响应性能,同时也降低了负载功率扰动对母线电压不利影响。最后对带电动汽车负载的含双向DC/DC永磁同步电机驱动系统进行仿真,仿真结果验证了所提控制策略有效性。     

含水电系统的低频减载关键参数优化方法

低频减载是电网的最后一道防线的重要组成部分,针对在水电高占比电网系统中发生大的功率缺额扰动时低频减载装置容易出现过切现象的问题,分析了含水电系统发生功率缺额故障后的频率变化特性,并从水锤效应原理出发,结合电网发生扰动后的频率特性和水锤效应的影响,提出一种适当加大级差的低频减载关键参数的优化方法,最后经过仿真实验证明该方法可以有效应用在水电高占比电网中,减少发生极端功率缺额扰动后的负荷过切现象。     

Application of active power sensitivity to frequency and voltage variations on load shedding

The occurrence of a large disturbance in a power system can lead to a decline in the system frequency and bus voltages due to a real and reactive power deficiency or due to the formation of islands with generation–load imbalance. Load shedding is an emergency control action that can prevent a blackout in the power system by relieving the overload in some parts of the system. This paper shows that rate of change of frequency can be utilized to determine the magnitude of generation–load imbalance, while the rate of change of voltage with respect to active power can be utilized to identify the sensitive bus for load shedding. The frequency, voltages and their rate of change can be obtained by means of measurements in real-time from various devices such as digital recorders or phasor measurement units or these parameters can be estimated from the voltage data by other means such as an optimal estimation method like Kalman filtering. The rate of change of system frequency, along with the equivalent system inertia may be used to estimate the magnitude of the disturbance prior to each load shedding step. The buses with a higher rate of change of voltage may be identified as the critical ones for load shedding and load can be first shed at these buses, depending on the change in the power flow at each bus. This application is tested on the IEEE 30 bus system and the preliminary results demonstrate that it is feasible to be used in load shedding to restore system voltage and frequency.     

负荷主动响应应对特高压受端电网直流闭锁故障的探讨

特高压直流输电线路因其输电容量巨大,一旦发生闭锁故障,受端电网输入功率严重缺失,将给电网运行带来巨大冲击,目前的常规调度手段可能会切除大量负荷。频率响应负荷能够在频率偏低时快速主动减少用电或退出用电;电压响应负荷可通过母线电压的主动调整来改变负荷有功大小,帮助电网快速实现功率平衡。通过对频率响应负荷和电压响应负荷调节能力的事前评估和事中统计,并与拉限电策略的在线协调优化,可以减少事故情况下的负荷切除量。发电资源和负荷资源的统一调度可提高特高压直流故障后受端电网的频率稳定水平,仿真结果表明了发电和负荷协同调度策略的有效性。     

三道防线协调配合保证电网稳定运行

分析了四川电网发生的一次N-2故障。相关继电保护装置快速正确动作切除故障,在受端电网成为孤网、功率缺额接近地区负荷的50%紧急情况下,安全稳定控制系统主站正确判断出故障形态,根据策略表发出切负荷指令,各切负荷子站正确切除负荷,低频减载装置又补充切出部分负荷。电网的三道防线在故障的各阶段分工明确,成功地避免了一次电网瓦解事故:证明了三道防线协同配合对电网承受多重故障的考验、防止系统崩溃具有十分重要的作用,是电网安全稳定运行的重要基础。加强三道防线建设,以提高电网的安全稳定运行水平     

New Criteria of Voltage Stability Margin for the Purpose of Load Shedding

Voltage instability is a phenomenon which often contributes to the development of power system disturbances. While increasing load admittance, bus voltage decreases to such a degree that the apparent power (V²Y) does not increase. As a result, voltage collapses with all consequences resulting from it. During the large-scale power system disturbance, the last line of defense is the load shedding at the stations, where the stability margin becomes dangerously low. To do that, there is a need to use automatic devices which process local signals, detect the decreased margin, and activate the load shedding. As a criteria of operating such devices, the voltage level is adopted. The disadvantage of such an approach results from the fact that the relations between the voltage level and the stability limit depend very much on the load power factor. To overcome this weakness, this paper presents a criterion which is directly based on the definition of voltage stability. It calculates the derivative of apparent power against the admittance (dS/dY). It may be easily accomplished, because both the power and the admittance are measurable, and the changes of load occurs continuously, as a result of switching on and off the impedances, and/or actions of the transformer on load tap-changing devices.     

Assessment of transient voltage stability based on critical operating time of emergency control using neural networks

Since unstable phenomena that load bus voltages collapse rapidly after a large disturbance occurred in a bulk power system, it is becoming necessary to develop a fast and precise evaluation method of what is called transient voltage stability. Although many indices have so far been proposed for static voltage stability assessment, there are few evaluation methods, digital simulation analysis for example, for the transient voltage stability assessment that deals with the dynamic characteristics of generators, loads, etc. This paper presents the transient voltage stability evaluation system that consists of two artificial neural networks (NNs). The first NN judges whether the system is stable or not under a given operating condition, load composition and fault location from the viewpoint of the transient voltage stability. If it is judged to be unstable, the second NN estimates critical operating time of emergency control action as a severity index of the transient voltage instability. Here, closing of a bus tie that is switched off in the normal state is adopted as the emergency control for voltage stabilization. Numerical examples for a 26-bus model system are shown in order to check the effectiveness of the proposed evaluation system.