再论暂态能量函数和临界能量

在多机系统中严格的能量型李雅普诺夫函数是不存在的。不管是认为全部暂态 能量还是认为某特定的子集应该对暂态稳定负责，都有物理概念上的漏洞。 本文是题为《不可积项和临界能量--关于暂态能量函数的几个注释》一文的续篇。本文进一步澄清了一些观点，并且指出一般认为是强假设的EEAC法的PCOA两机等值实际上与所谓的动能校正是一致的，并可从后者的假设条件中推演出来。 不断提高各种直接法的精度是重要的研究方向，但是要求一个启发式的方法在任何情况下都保持高精度是不现实的。本文介绍一种已获成功的新思路，即把大误差的算例检测出来。下一步将是对检测出的算例进行误差修正。     

应用轨迹灵敏度计算临界切除时间新方法研究

文章提出对故障切除时间轨迹灵敏度的概念和算法。研究了将该轨迹灵敏度映射为（归一化和修正）能量函数的）最小动能灵敏度的方法。并应用上述结果发展了故障临界切除时间的灵敏度分析方法。该方法的优点是灵敏度分析对系统模型没有限制，且具有过程简单、计算效率高的特点。当故障切除时间略大于临界切除时间时，仅需要一次仿真就可以准确地估算临界切除时间。在工程上，该方法可用于快速分析故障的稳定裕度。在10机39节点新英格兰典型电力系统上分析结果验证了该临界切除时间估算算法的精度和有效性。     

归一化能量函数在暂态稳定性评估中的应用

文章介绍了归一化暂态能量函数的概念，通过归一化发电机转子运动方程，将故障后电力系统的动态过程比拟为在n维欧几里得角度空间中运动的单位质量小球。文章研究了故障后系统最小归一化暂态动能与故障不同切除时间的关系。并在此基础上，提出了用于暂态稳定能量裕度评估的能量平移法。验证了能量平移法可以用来计算归一化暂态动能中贡献于系统失稳的有效部分。国内河南省网上的分析结果说明了能量平移法在暂态稳定评估中的有效性。     

临界切除时间的解析灵敏度分析

本文首次推导了保留结构模型下临界切除时间对发电机出力灵敏度的解析表达式，详细地给出了用势能界面法（PEBS）求临界切除时间灵敏度的计算方法和过程。根据此灵敏度，可求出临界切除时间与发电机有功出力之间的关系，对系统进行暂态稳定预防控制，以提高系统的暂态稳定性。对两个试验系统计算的结果表明了本文方法的有效性和可行性。     

基于稳定域边界二次近似的故障临界切除时间估计

基于故障后电力系统稳定域边界的二次近似来估计临界切除时间。在计算中,通过二次项系数矩阵分块来降维计算二次项系数,大大降低了二次项系数的计算量。临界切除时间由持续故障轨迹和主导不稳定平衡点(CUEP)所决定的稳定域边界二次近似的交点确定。在IEEE3机9节点系统和新英格兰10机39节点系统中的仿真表明了该方法的有效性,特别是对非发电机节点故障临界切除时间的估计精度较高,能够满足工程要求。     

基于改进能量函数法的暂态稳定评估应用研究

电力系统暂态稳定评估（TSA）关系到电力系统安全稳定运行,传统的TSA分析方法——能量函数法虽然可靠有效,但仍存在问题。本文通过分析能量函数法所涉及的模型的建立、能量函数的构造、临界能量的确定,指出存在的问题,提出改进建议。     

不可积项和临界能量——关于暂态能量函数的几点注释

由于电力系统的非自治性，暂态稳定分析用的能量函数不可能完全满足李雅普诺夫函数的定义条件。为了求取临界能量值，所有能量函数型的直接法都需要对系统轨迹作出某种近拟假设。显然，不同的假设造成了不同的特性。本文从这个新的观点来归纳、比较了具有代表性的RUEP法、PEBS法、加速度法 、结构保持模型、时间尺度解耦法及EEAC等直接法。本文还进一步分析了 这些方法在复杂模型下可能的表现和开发的前景。     

归一化能量函数在河南电网暂态稳定性评估中的应用

介绍了归一化暂态能量函数在河南电网暂态稳定分析中的应用，通过归一化发电机转子运动方程，将故障后电力系统的动态过程比拟为在n维欧几里得角度空间势能谷中滚动的单位质量小球，研究故障后系统归一化暂态动能极小值与故障切除时间的关系，并在此基础上提出通过能量平移评估暂态稳定能量裕度的思想，基于能量平移及故障后系统归一化暂态能量函数的守恒性，还提出了计算故障后系统吸收归一化动能能力的新方法，最后通过该归一化能量函数在河南省网暂态稳定评估中的应用，说明了该方法的有效性。     

基于临界能量灵敏度法研究FACTS的暂态稳定控制

介绍用临界能量对电力网络参数的灵敏度法研究FACTS的暂态稳 定控制。通过对灵敏度较大的线路或母线上FACTS设备参数进行控制,以提高FACTS的暂态稳 定性。对10机39母线系统的仿真结果表明,临界能量灵敏度法是提高FACTS暂态稳定性的有 效控制措施。     

基于暂态能量函数线性规划法的切负荷算法

随着电力系统规模的不断扩大,系统的安全运行越来越受重视。当系统发生故障并清除后仍不能保证稳定运行,则需要切机切负荷。提出一种计算暂态稳定情况下的切负荷算法,为系统的安全评定提供新途径。该方法以电力系统暂态能量函数法为基础,运用线性规划理论快速计算线路的潮流极限,从而计算负荷点的切负荷量,大大降低了计算量。仿真结果证明了该方法的可行性。     

恒速风电机组极限切除时间的确定

为分析电网故障时恒速风电机组的暂态稳定性及其对电网的影响,首先,以等面积法则为理论依据.利用感应发电机的转矩-滑差曲线和机械输入转矩曲线,确定了感应发电机的极限切除时间;其次,考虑电网故障时刚性度较低的风电机组轴(采用双质块模型)的松弛所释放出的能量使感应发电机的加速而导致发电机的加速面积增大且大于其减速面积,因此恒速风电机组中感应发电机的极限切除时间小于单纯的感应发电机极限切除时间;最后,根据恒速风电机组所使用感应发电机的极限切除时间确定恒速风电机组极限切除时间.通过仿真分析得出恒速风电机组轴刚性度对机组极限切除时间的影响,随机组轴刚性度增大机组的极限切除时间增大,但是当轴的刚度系数增加到一定程度时,风电机组的轴就可看作单质块模型,机组的极限切除时间就不再增加.     

Effects of power system parameters on critical clearing time: comprehensive analysis

In this paper, the effects of various power system parameters on the critical clearing time are presented. The various parameters for which the analysis is presented include the machine parameters, i.e. damping, inertia constant and transient reactance, and system parameters, i.e. line impedance, transformer impedance and fault impedance. Various configurations of faults are also investigated. The simplest single machine infinite bus power system was simulated. Plots and relationships for each parameter are presented and conclusions are drawn from their behavior. The paper is a comprehensive treatment of the time domain method to the single machine system and is particularly helpful to the utility power engineers and researchers in the electric machines area to comprehend the system behavior for various system parameters. The results can be generalized to the large scale multimachine power systems as well.     

风电场极限切除时间的确定及影响因素分析

随着电网中风电装机容量的增加,风电场的稳定问题已成为风电场接入电网研究的主要问题之一.电网故障时风电场的暂态稳定性通过其等值风电机组的极限切除时间(CCT)来表示.风电机组的参数、风电场与电网的连接方式以及风电场的运行等因素会影响风电场极限切除时间.以恒速风电机组为例分析了风电机组极限切除时间的确定以及轴系松弛过程对机组临界切除时间的影响;分析了影响恒速风电机组风电场极限切除时间的因素,并通过实际电网进行了仿真分析.     

基于多级高阶辛Runge-Kutta方法的暂态稳定性并行计算方法

将 级 阶的辛Runnge-Kutta方法用于电力系统暂态稳定性计算,利用矩阵分裂技巧以及矩阵求逆运算的松弛方法,导出了一种新的暂态稳定性并行计算方法,具有较好的时间并行特性和超线性收敛性。利用IEEE 145节点系统,对导出的并行算法进行了仿真测试和评估。仿真测试结果表明,所提出的并行算法具有很好的收敛性,有效地解决了时间并行度与收敛性之间的矛盾,可以获得较高的加速比和很好的并行计算效率。     

基于多级高阶辛Runge-Kutta方法的暂态稳定性并行计算方法

将s级2s阶的辛Runnge-Kutta方法用于电力系统暂态稳定性计算,利用矩阵分裂技巧以及矩阵求逆运算的松弛方法,导出了一种新的暂态稳定性并行计算方法,具有较好的时间并行特性和超线性收敛性.利用IEEE 145节点系统,对导出的并行算法进行了仿真测试和评估.仿真测试结果表明,所提出的并行算法具有很好的收敛性,有效地解决了时间并行度与收敛性之间的矛盾,可以获得较高的加速比和很好的并行计算效率.     

Online critical clearing time estimation using an adaptive neuro-fuzzy inference system (ANFIS)

This paper describes an approach using an adaptive neuro-fuzzy inference system (ANFIS) for the assessment of online critical clearing time (CCT). The ANFIS can integrate neural networks and fuzzy logic principles, and has a potential to combine the advantages of both in a single framework. In this paper, the ANFIS is applied for the prediction of CCT by varying load levels and fault locations in buses and transmission lines. The IEEE 39-bus system and 9-bus western system coordinating council are tested and implemented in this study. All machines of the IEEE 39-bus system are considered as the classical model without considering any generator’s exciters. While three machines in the 9-bus western system coordinating council are considered as detailed models, forth-order differential equation is described for all machines by considering the excitation system controller. CCT values obtained by the time domain simulation method using step-by-step calculation are used as the benchmark. The power world version 17 is used for transient simulation, and the ANFIS is implemented using MATLAB version 2014B. The results obtained from the ANFIS approach are quite satisfied with high accurate solutions and much lower computation time. Finally, the graphical user interface in MATLAB is applied for the online CCT estimation of two test power systems by using appropriate ANFIS models obtained from simulations.     

一种基于故障轨迹的暂态能量裕度计算方法

基于系统故障轨迹求取系统暂态能量裕度可以解决暂态能量函数法的模型适应性问题,在电力系统暂态稳定评估中具有重要意义.深入研究了去掉线性路径假设导致的部分区间内无法沿故障轨迹计算暂态势能的问题,并提出以故障清除时刻为暂态势能参考点和补偿裕度的概念,给出了一种沿故障轨迹的暂态能量裕度计算方法.仿真计算表明了该方法的有效性.     

一种基于故障轨迹的暂态能量裕度计算方法

基于系统故障轨迹求取系统暂态能量裕度可以解决暂态能量函数法的模型适应性问题,在电力系统暂态稳定评估中具有重要意义。深入研究了去掉线性路径假设导致的部分区间内无法沿故障轨迹计算暂态势能的问题,并提出以故障清除时刻为暂态势能参考点和补偿裕度的概念,给出了一种沿故障轨迹的暂态能量裕度计算方法。仿真计算表明了该方法的有效性。     

基于辛Radau方法的暂态稳定性并行计算方法

电力系统暂态稳定性时间并行计算研究中所存在的主要问题是如何有效地解决时间并行度与收敛性之间的矛盾.将多级高阶辛Radau方法用于暂态稳定性计算,基于辛Radau方法的系数矩阵的结构特点,利用一个简单的、类似于矩阵约当(Jordan)分解方法的矩阵变换技巧,将多个时间点上的计算任务完全“解耦”,从而导出了一种新的暂态稳定性时间并行计算方法.数学推导以及在IEEE 118和IEEE 145节点系统中的对比测试结果表明,该方法具有很好的时间并行特性,保持了严格牛顿法的收敛特性,很好地解决了时间并行度与收敛性之间的矛盾.