基于能量结构的电力系统振荡分析方法

传统的电力系统振荡分析方法具有模型参数依赖程度高、计算复杂、只适用于离线分析等不足。从Dirac结构出发,研究基于量测信号的电力系统振荡在线分析方法,尝试为此方法建立理论基础。首先介绍了能量结构的基本概念及其Dirac描述形式,给出了一般电力系统的能量结构;然后介绍如何基于能量结构分析特定端口外的未建模动态对系统振荡的影响;最后将提出的方法运用于不同精细程度的电力系统振荡源定位问题,以此验证所提出的方法的正确性、可行性和通用性。由于能量结构的概念适用于电力系统中的各种设备,因此文中提出的振荡分析方法具有一般性,并且该方法完全基于量测信号进行分析,所以计算快捷、可行性高,可应用于振荡源定位、振荡类型在线辨识和分散协调的振荡控制中。     

基于网络的电力系统暂态能量的计算

在保留网络结构的多机电力系统模型的基础上,提出了故障后系统各支路上暂态计算方法,并在电机及多机电力系统中讨论了系统的暂态能量在输电网中的分布,分析了系统在稳定以及不稳定情况下网络中暂态能量的变化规律,为基于网络的暂态稳定性分析提供了途径。     

电力系统暂态稳定分析的能量函数方法

暂态能量函数方法作为一种电力系统在线暂态稳定评定与控制的方法已成为当今电力系统中的一个重要研究领域。本较为全面地介绍了暂态能量函数方法的研究现状与发展趋势，包括函数构造、稳定域的估计方法和在动态安全分析与稳定控制方面的应用，并提出了有待进一研究的问题。     

机电暂态仿真中振荡中心的识别方法及应用

中国电网已经发展成为规模较大的互联电网,在故障冲击后,可能引起区域之间的功率振荡。在电力系统仿真分析中经常需要识别振荡区域、确定振荡中心,进而判断系统的薄弱区域并采取有效的调整控制措施。机电暂态仿真中自动识别振荡中心能够为计算分析提供重要参考,具有重要的应用价值。根据低频振荡过程中振荡中心电压有效值最低的中国电网已经发展成为规模较大的互联电网,在故障冲击后,可能引起区域之间的功率振荡。在电力系统仿真分析中经常需要识别振荡区域、确定振荡中心,进而判断系统的薄弱区域并采取有效的调整控制措施。机电暂态仿真中自动识别振荡中心能够为计算分析提供重要参考,具有重要的应用价值。根据低频振荡过程中振荡中心电压有效值最低的特点,研究了根据线路两侧电压进行振荡中心计算的方法;与网络分析方法相结合,研究了机电暂态仿真过程中振荡中心断面的自动分析方法。该研究成果已在PSD-BPA机电暂态程序中实现。通过对实际电网的计算分析,阐述了振荡过程中振荡中心的变化特点和规律以及如何利用这些识别系统薄弱环节、判断系统稳定状态。所提出的方法能够有效识别实际电网的振荡中心,从而为实际电网的计算分析以及后续分析方法的研究开发奠定基础。     

基于网络能量的交直流混联电力系统暂态稳定评估

利用网络变量运行轨迹分析交直流混联电力系统的暂态稳定性,能够更加直观地展现分析结果,为暂态稳定的局部控制提供理论基础。首先,基于网络结构构建了适用于混联系统的暂态能量函数,依据直流线路有功功率的分布规律构造了直流线路势能函数;其次,构建了针对直流线路势能的稳定性判别指标,定量分析了混联系统的受扰程度和割集位置;最后,仿真计算改进后的新英格兰10机39节点系统,结果表明直流线路位置不同,其势能的稳定性不同,并且直流线路的接入不改变系统的割集分布,所提指标能够有效量化评估交直流混联电力系统的暂态稳定性。     

基于结构保持能量函数的电力系统暂态稳定分析方法研究

随着新能源占比快速提升、电力电子元件大量接入,电网运行的不确定性快速提升,现有的安全稳定控制模式越来越难以满足电网安全运行需求。该文基于能量函数法的思路,提出一种只需要系统故障响应信息就能够快速分析系统暂态稳定性的方法。首先,构造一种结构保持能量函数,通过逐步积分实时计算系统暂态能量;然后将系统故障响应信息提供给长短时记忆网络,利用训练好的网络实时评估系统临界能量;最后比较故障切除时刻系统的暂态能量与临界能量并据此得到系统稳定性以及稳定裕度信息。在新英格兰10机系统上验证所提方法的准确性与快速性。     

基于WAMS的电力系统功率振荡分析与振荡源定位(1)割集能量法

目前,电力系统低频振荡诊断与分析中面临的主要困难是如何利用有限的广域量测系统(wide area measurementsystem,WAMS)数据快速准确的识别振荡源。针对此问题,提出一种基于WAMS信息构建电网割集计算振荡能量的实用方案。首先定义了割集振荡能量的概念与计算方法,并提出基于关键线路的WAMS动态信息可构建不同层次的网络割集,其中振荡能量流出的割集即可判断为振荡源。最后,通过在实际电网中仿真和对三峡电厂某次振荡实例的分析,验证了该方法的有效性。案例分析结果表明,割集能量的方法可以最大限度地利用WAMS信息,直观快速地显现电网振荡时的特征,摆脱对元件参数精确性的依赖,快速定位振荡区域,有效识别振荡源。     

修正的暂态能量函数及其在电力系统稳定性分析中的应用

针对电力系统稳定性分析中混合算法的缺点,本文推导了修正的暂态能量函数,并提出用其代替暂态能量函数的改进混合算法。仿真分析结果说明了由改进混合算法获得的稳定性裕度曲线更便于进行稳定性极限参数和临界故障切除时间分析。文章最后通过比较在３９节点１０发电机电网上获得的两种不同的能量函数能量裕度曲线说明了本文对混合算法的改进。     

暂态能量裕度的解析灵敏度分析

本文首次推导了保留结构模型下暂态能量裕度对发电机有功出力灵敏度的解析表达式,详细地给出了用势能界面法(PEBS)求暂态参量裕度灵敏度的计算方法和计算过程。最后,本文利用暂态能量裕度对发电机出力的灵敏度进行暂态稳定预防控制,以提高系统的暂态稳定性。对两个试验系统的计算结果表明,本文的方法是可行和有效的。     

基于振荡中心迁移的风机并网后电力系统暂态稳定耦合分析

随着近年来风机装机容量的迅速提升,电力系统暂态过程中的功角失稳和电压失稳交互现象变得更加复杂。根据不同系统模型,分析了风电接入后对振荡中心迁移的影响,表明随着风电并网容量的增大,系统振荡中心将朝着远离风电并网位置即靠近负荷的方向进行迁移;证明了振荡中心靠近负荷侧时,系统的电压和功角稳定问题相互耦合程度加深;通过耦合指标的计算,进一步对风机接入对系统耦合失稳程度进行量化评估。最后通过在双机单负荷系统和某省网实际系统的仿真验证本结论的正确性。     

电力系统暂态稳定性概率评估方法的研究

传统的暂态稳定性分析方法难以反映电力系统故障的随机特性.暂态稳定评估的概率方法是对传统方法的重要补充,但其计算量较大.文章通过分析故障切除时间的统计特性和不同类型故障的严重程度提出了基于归一化暂态能量函数的暂态稳定性概率评估策略.该策略只需对系统中的一'小部分严重故障进行暂态稳定性计算,因而能够极大地提高暂态稳定概率分析的效率.文章通过新英格兰10机39节点典型系统的算例说明了该评估策略的有效性和实用性.     

基于暂态能量裕度灵敏度计及暂态稳定约束的优化潮流计算

提出了一种基于暂态能量裕度灵敏度的含有暂态稳定约束的优化潮流算法.它用时域仿真法对系统进行暂态稳定分析,提前滤除不失稳故障,并结合混合法计算失稳故障的能量裕度.依据最严重故障的能量裕度与发电机有功出力变化量的近似线性关系及能量裕度对发电机有功出力的灵敏度来调整发电机的有功出力.在计算程序中充分运用变步长搜索策略提高了计算效率,对考虑多个预想故障的含有暂态稳定约束的优化潮流问题具有良好的全局收敛性.最后通过IEEE 30节点系统和IEEE 57节点系统验证了该方法的有效性.     

基于网络信息的暂态稳定性定量分析--支路势能法

基于结构保持的多机电力系统拓扑暂态能量函数，分析了故障后暂态势能在网络中的分布变化特点，提取出基于网络信息的系统失去稳定时的关键特征量，以构建仅依赖网络信息的以支路势能分析为基础的可定性且可定量评价系统暂态稳定性的方法-支路势能法。该方法建立于电力系统网络信息的动态响应轨迹的基础上，指标的计算简单方便，不仅可用于第一摆、且可应用于多摆的稳定性评价，同时还可用于系统失稳模式、脆弱输电环节的识别，且具有在线应用的潜力。NEW ENGLAND 10机系统的仿真算例验证了该方法的有效性。     

考虑水力系统详细模型的电力系统暂态过程仿真

以小浪底水电站为对象建立了用于电力系统暂态稳定分析的不同形式的水力系统数学模型,包括不均匀单管刚性水击模型和弹性水击模型以及计及机组间水力耦合的两元输水系统弹性水击模型、水轮机的线性化模型和非线性模型.利用电力系统分析综合程序提供的用户自定义模型功能对河南电网进行了暂态过程仿真,分析了不同水力系统模型以及水力耦合对电力系统暂态稳定性的影响.     

基于聚类分析的电力系统暂态稳定故障筛选

提出了一种基于聚类分析的电力系统暂态稳定故障筛选方法.该方法建立在模糊C-均值(FCM)算法和矢量量化(VQ)方法的基础上,结合了两种聚类分析方法的优点,通过选择故障后系统的能量裕度作为特征变量之一,有效提高了故障筛选的准确性.采用新英格兰10机39节点系统和IEEE 50机145节点系统进行的测试证明了该方法的有效性.     

同步相量技术应用于电力系统暂态稳定性控制的可行性分析

在同步相量技术迅速发展和广泛应用的基础上,提出了基于同步相量响应的广域暂态稳定性控制的概念,阐述了其原理和系统结构,重点讨论了系统实现所涉及的关键技术,包括功角测量、暂态稳定性判别和控制决策、响应时间、通信方式和可靠性设计等,从而论证了同步相量技术应用于电力系统暂态稳定性控制的可行性和优越性.     

电力系统暂态识别与人工智能技术

本文介绍了电力系统暂态研究的近期进展,包括人工智能技术的应用以及新开发撕于暂态的继电保护技术。其中重点介绍了电力系统暂态研究成果和基于人工的暂态识别技术。当前的常规技术是电力系统中的电磁暂态看作是干扰噪声而将其滤掉;而基于人工智能的暂态识别与其相反,它对由故障拉生的高频暂态分量进行在线检测,进而应用人工智能技术识别这一暂态的源头和性质。     

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。     

水轮机详细模型对电力系统暂态稳定分析结果的影响

电力系统仿真研究中常采用简化的理想水轮机模型,水轮机详细模型对于电力系统暂态稳定分析结果的影响尚有待研究.文中介绍了水轮机的三种线性模型和三种非线性模型,包括基于全特性曲线的水轮机模型、水轮机内特性模型、水轮机简化解析非线性模型、基于模型综合特性曲线的水轮机线性化模型、基于水轮机内特性解析的线性化模型、理想水轮机模型.针对不同水轮机详细模型对电力系统暂态稳定分析结果的影响和适用范围进行了仿真比较分析.仿真结果表明不同的水轮机详细模型对电力系统暂态稳定分析结果的影响不大;电力系统的暂态过程对水力系统来说不一定是大扰动;不同的水轮机详细模型得出的电力系统中、长期暂态稳定仿真结果是不同的,因此在进行中、长期暂态稳定仿真分析时应采用水轮机详细模型.