电力系统电磁暂态仿真外部系统等值方法综述

对实际电力系统进行电磁暂态仿真,往往耗时很长。如何有效地对外部系统进行等值以减小仿真系统的规模,长期以来是电磁暂态仿真研究领域中的一个重要课题。对该领域迄今为止主要外部系统等值方法进行了分类,给出了各类方法的基本过程,分析了其优缺点;并对该领域今后的发展趋势及关键问题的突破作了展望。     

蚁群算法在发电机动态参数聚合中的应用

在大规模电力系统中,暂稳仿真的计算量越来越大。电磁暂态仿真则需要对系统进行等值简化,以满足电磁暂态尤其是实时仿真的需要。针对同调机群参数聚合,提出了一种基于连续空间寻优改进蚁群算法的参数聚合方法,该方法可以获得等值机及其调节系统的详细模型。为此,对IEEE 10机39 母线系统进行了等值计算。仿真结果表明,与频域拟合相比,所提出的算法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,有效提高了等值的动态精度。     

适用于交直流系统电磁暂态仿真的三序网络动态等值方法及其在华东电网的应用

电磁暂态仿真能准确模拟交直流系统在不对称故障下的动态特性，为减小仿真计算量，提高仿真效率，需对大规模系统进行等值简化。提出了一种适用于交直流系统电磁暂态仿真的三序网络动态等值方法，该方法基于物理等效的动态等值技术，改进了低压网络标准等值结构，考虑了不对称短路故障时的负序和零序电流，采用了一种工程实用的等值发电机参数聚合和控制器模型选取方法，实现了等值前后主网各序网络阻抗相等，提高了等值系统在不对称故障下的仿真精度。该等值方法在网络简化过程中不会产生负电阻支路，同时避免了等值变压器负电阻和负电抗的出现，等值后的系统可直接用于电磁暂态仿真。最后开发了相应的等值软件，并将其应用于华东电网，等值结果验证了所提方法的有效性。     

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。     

哈密—重庆±800kV特高压直流受端系统等值研究

使用PSCAD/EMTDC 软件对电力系统进行电磁暂态仿真时,需将实际电网分为内部系统、外部系统和边界系统3部分,并对外部系统进行等值简化。本文提出了一种用于电力系统相邻节点需要同时等值且存在耦合关系的潮流等值方法,有效地克服了传统方法的不足,并结合重庆电网的实际网络结构,确立了发电机组、负荷、交流通道、线路的等值方案。通过实例比较等值前后电网潮流分布、重要母线短路电流及系统暂态行为变化等情况,结果证明了所提等值方案的合理性及简化系统的工程实用性。     

电力系统及规划

电力系统暂态稳定评估的关联规则挖掘;数字计算机机电暂态与RTDS电磁暂态混合实时仿真系统;南方电网在线稳定分析中的动态等值方案;多层电力系统的异步迭代分布式潮流计算;750kV输变电示范工程1500MVA满负荷试验.     

基于确定-随机子空间的电力系统外部系统暂态等值

交直流混合输电技术的迅猛发展和电力电子设备在电力系统中普遍使用，使电力系统电磁暂态仿真分析及研究的必要性越来越高。但是，对实际大电力系统进行整体的电磁暂态仿真建模复杂且耗时很长。针对此问题，提出了基于确定-随机子空间的电力系统外部系统暂态等值新方法。首先，基于外部系统输入和输出数据，采用确定-随机子空间方法建立确定的激励-系统-响应模型，准确求解系统的状态空间表达式。然后，将外部系统端口状态空间表达式，转化成导纳有理函数式，根据零极点构建RLCG等值电路，进行建模等效简化，在宽频段范围内实现了对外部系统的暂态等值构建。最后，通过仿真和实测数据证明了文章所提方法有效缩短了仿真耗时，加快了仿真进程。     

电力系统动态等值参数聚合的实用方法

在大规模电力系统暂态稳定分析中，为减少数值仿真的计算量，可采取动态等值的方法对系统进行简化。电力系统动态等值包括相关机群动态识别、网络化简和相关机群参数聚合3部分。针对第三部分提出了一种基于加权法的相关机群详细模型参数聚合的方法，该方法可用于获得等值发电机组及其调节系统的详细模型参数和负荷等值异步电动机的详细模型参数。这种方法既达到了参数聚合的目的，又减少了计算时间。对IEEE10机39节点系统和简单配电系统进行仿真，并与频域法相比较，结果表明了该等值方法的有效性。     

基于频率相关网络等值的电磁–机电暂态解耦混合仿真

机电暂态稳定分析程序和电磁暂态程序均不能单独用于大规模交直流系统的仿真研究。开发一套基于频率相关网络等值的电磁–机电暂态解耦混合仿真系统。首先,介绍该系统的功能框架和软件模块构成。其次,给出电磁暂态侧和机电暂态侧等值电路的求取方法。然后,讨论传统诺顿等值电路与频率相关网络等值的区别,并介绍系统仿真交互时序与仿真流程。最后,采用一个纯交流系统和一个交直流混合系统的算例检验基于频率相关网络等值的混合仿真系统的仿真精度。     

基于结构保持模型的大型风电场的等值方法

基于结构保持模型的概念,在满足等值机终端母线等值前后电压、电流保持不变及等值母线注入功率等于所有被等值机功率总和的前提下,推导了大型风电场双馈机组等值模型及其励磁系统等值模型;并进行了实例等值仿真.仿真结果表明,与传统的按容量加权等值方法相比,基于结构保持模型等值方法能更好地反映电力系统的暂态特性.这是分析大型风电场对电力系统暂态影响的一种有效等值方法.     

基于动态拉力与倾角的输电线路覆冰过程辨识与建模

输电线路覆冰会严重影响电网的安全稳定运行,因此准确地监测线路覆冰情况对电力系统的安全运行具有重要作用。针对目前基于动态拉力与倾角的架空输电线路覆冰力学模型对现场线路覆冰的监测还有一定误差,提出了以导线动态拉力、倾角为输入,等值覆冰厚度为输出的多输入单输出耐张塔覆冰监测模型。采用系统辨识的方法,利用便于工程实践的Matlab系统辨识工具箱辨识与建模出最终模型。研究表明,最终辨识得到的模型满足实际现场情况,能准确地监测输电线路的覆冰过程情况,并为线路覆冰监测提出了一种新思路。     

一种基于暂态电流的故障测距方法

输电线路故障的准确测距对于维持电力系统稳定起到了非常重要的作用。文章以R－L输电线路模型为基础,提出了一种基于暂态电流信号的三相故障测距定位方法。该方法首先对发生电压凹陷时间内的三相电流信号滤除基频分量,再对处理后的电流信号进行绝对值修正,接着对该信号进行对数变换;最后根据对数变换后的数据求出斜率,再由斜率定位发生故障线缆距离。该方法计算量小,仿真实验表明定位故障距离精确度较高,具有应用及推广的前景。     

基于EPON的输电线路状态监测数据传输系统

介绍了基于EPON技术的输电线路状态监测数据传输系统的设计和建设.借助高速的以太网无源光网络(EPON)和宽带无线通信、太阳能供电、监测终端等多方面的技术,数据传输系统汇集各类监测装置的数据,并与监测中心进行数据通信.实际运行表明该系统是高速、实时和可靠的数据传输系统.     

特高压交流输电线路的保护与控制

文章对国外1000kV特高压(UHV)输电线路继电保护与监控系统的配置(如1000kV线路保护、母线保护、变压器保护、交流过电压保护、数据采集和控制单元、光学电压互感器的信号处理单元等)及其系统特征进行了详细分析。在此基础上提出我国1000kV特高压输电线路继电保护与监控系统的研究、设计和开发思路。     

An evaluation method for power transfer capability enhanced by lightning countermeasures

Various countermeasures are taken against lightning faults in power transmission lines to decrease their occurrence and improve transmission reliability. However, how much they enhance the power transfer capability has not yet been quantitatively evaluated. The conventional deterministic approach, which is widely used in power system planning methodology, is inadequate to deal with this issue. This paper proposes a new method for numerically defining the power transfer capability enhanced by countermeasures against lightning. The proposed method is based on a probabilistic approach in which several fault patterns are taken into consideration with their occurrence frequency and maximum transferable power. This paper also gives an example application of the proposed method to a model trunk transmission system. The effect of a third overhead ground wire on the increase of transfer capability of a 500 kV transmission line has been quantitatively evaluated.     

一种输电线的动态载流量评估方法及应用

输电线路状态监测手段的不足导致其利用率长期受限于保守的静态载流量,如何对输电线路动态载流量进行有效评估是挖掘线路输电潜能、缓解输电瓶颈的重要途径。鉴于此,从气象因子角度出发,首先运用导线热平衡模型对线路动态载流量进行了计算分析,并提出基于双端电气和气象信息的输电线路动态载流量评估方法;其次,针对某地区220 kV双回线提升线路利用率的需求,从离线统计和现场系统实际监测2个方面进行分析论证。结果表明,基于双端电气和气象量采集的载流量监测系统可在局部电网中发挥实际作用。     

基于局部数据的评估电压稳定性新方法

提出一种新的评估电力系统电压稳定性方法,这种方法只使用局部测量数据——每条线路上的电流和母线电压,证明了在电压崩溃点,所增长的发出功率全部供给了网络传输线路的损耗,而没有增加受端功率量,对应着潮流方程雅可比矩阵的奇异,表明了可以利用这种信息来指示电压稳定的程度。测试系统的测试结果表明所提出的方法是有效的,结果也证明比已有的动静态计算方法具有更多优势。     

基于图注意力网络的输电线路故障诊断

以往基于深度学习的输电线路故障诊断，依赖数字信号处理技术提取故障特征。为了改进前述方法，引入了图深度学习理论，提出了一种基于图注意力网络(GAT)的智能故障诊断方法。将原始三相电流电压信号转化为图数据，利用多个图注意力层自动提取特征信息，从而建立了数据从输入端到输出端之间的映射关系，实现输电线路端到端的故障诊断。在400 kV三相输电线路和IEEE13总线电网系统上验证该方法的准确性和有效性，分别对五种短路故障和无故障情况设置不同初始相角、过渡电阻和故障位置进行仿真分析。结果表明，该方法故障诊断准确率达到9975%以上，与现有几种智能故障诊断算法对比其性能最优。同时，该方法在不同白噪声下依然保持较高的故障识别率，具有良好的鲁棒性和泛化能力，为电力输电线路诊断技术提供了一定的研究思路。     

在输电线和变电站组合联结网络中的非同调现象

非同调现象指的是:一个元件从系统中缺省反而产生一个更可靠的系统状态,或者甚至提供更高的系统可靠性水平。这个现象可能存在于输电系统中,但却没有得到电力工业界的充分认知。文中解释了输电系统可能存在非同调的概念,并提出一个输电线和变电站组合联结网络的实例。在该实例中,一个双回线并行结构通过分支点T接引入变电站,与一个单回线结构通过分段接入变电站相比,不仅多需要一条线路,而且可靠性也差。这与规划工程师通常的直觉判断相反。虽然这是加拿大某电力公司的例子,但却有一定普遍意义,因为许多电力公司大量采用类似的两端向中间负荷供电并通过分支点T接引入变电站的双回线并行结构。如果能够通过定量可靠性评估识别一个实际输电系统的非同调特性,就有可能避免多余的输电元件,从而既能节省投资又能改进系统可靠性。     

计及线路传输能力的新能源电力系统灵活性评估及优化调度方法

新能源大规模接入电网对电力系统灵活调节能力带来巨大挑战,针对目前电力系统灵活性评估及优化调度集中于供需匹配而缺乏对线路传输能力的考虑,提出了计及线路传输能力的新能源电力系统灵活性评估及优化调度方法。首先,分析线路传输能力对灵活性需求实现的影响,并计及新能源及负荷的波动性和不确定性,量化节点灵活性需求及其在线路上的分配。然后,从资源灵活性裕量和线路灵活性传输裕量两个角度提出系统灵活性不足量评估指标,多方面评估系统灵活性。将该评估指标作为机会约束条件,构建考虑资源-线路双重裕量的优化调度模型。采用线性化手段和基于拉丁超立方抽样的机会约束确定性转化方法将优化调度模型化简为混合整数线性规划模型以降低求解难度。最后,采用改进IEEE39节点系统和某实际电网进行仿真验证,结果表明所提方法能够减轻线路阻塞,减少切负荷量,提高新能源消纳。