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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

适应性多分法的暂态稳定并行化评估

随着电网动态行为的复杂化,求取系统稳定极限显得尤为重要.基于多分的思想,提出了适应性多分法的暂态稳定评估策略,利用并行化技术,设计了动态分配的优化并行算法.最后,通过可靠的BPA接口设计,成功地将BPA应用于暂态稳定分析中.华东电网实际系统算例表明,该算法计算速度快,计算结果准确可靠,为暂态稳定分析软件的开发提供了有效的途径.     

Transient stability evaluation method based on kinetic energy of postfault trajectories

It is very important to maintain supply reliability in the deregulated environment. The transient stability problem is one of the major concerns in studies of planning and operation of power systems. Time domain simulation is currently the best available tool for allowing the use of detailed models and for providing reliable results. The main limitations of this approach involve long computation times. Therefore, this paper proposes a transient stability evaluation method using minimum transient kinetic energy of postfault trajectories. This method can estimate critical clearing times with only two points of the minimum transient kinetic energy, regardless of whether the trajectories after the clearing time are stable or unstable. The validity of the proposed method is shown by simulation studies with the IEEJ EAST 10‐machine 47‐bus system. © 2010 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 174(3): 18–24, 2011; Published online in Wiley Online Library ( wileyonlinelibrary.com ). DOI 10.1002/eej.21018     

虚拟同步机孤岛并联系统暂态同步稳定性分析

针对虚拟同步机孤岛并联系统暂态失稳机理不明且传统等面积法则定量计算保守性强的问题,提出了一种考虑阻尼缩放的改进等面积法则。该方法运用等面积法则,将阻尼项抵消的不平衡功率缩放为对功角可积项,可定量计算虚拟同步机控制参数对并联供电系统极限切除角和极限切除时间的影响。研究结果表明,虚拟同步机的虚拟阻尼对暂态稳定性影响较大。虚拟阻尼与极限切除角和极限切除时间呈正相关;虚拟惯量与极限切除角呈负相关,与极限切除时间呈正相关,在系统容量充足的情况下应优先考虑提升虚拟阻尼。另外,初步探索了计及虚拟同步发电机过流保护的多机并联系统暂态同步稳定性研究思路,并分析了所提方法在多机系统中的适用性。最后,基于PSCAD/EMTDC仿真平台验证了理论分析和所提方法的正确性。     

电力系统三相短路故障临界切除时间求解方法的在线应用

介绍了直接法的相关知识、单机无穷大系统模型和多机系统模型,详细讨论了PEBS方法的局限性。对单机无穷大母线系统进行了公式推导和仿真验证,从理论上探讨了多机系统的三相短路故障临界切除时间求解方法。重新定义了势能函数,对势能最大值的求解提出一些新建议,研究了系统的总动能和总势能,提出求解三相短路故障临界切除时间的新思路,完善了一些可能引起计算误差的技术细节。通过有代表性的真实故障算例验证了所提思路和方法的可行性。     

基于感应电动机的暂态电压失稳分析

采用典型系统分析了暂态电压失稳现象。当系统负荷中包含感应电动机且达到一定比例时,暂态电压失稳现象就可能出现。电动机负荷所占比例越高、载荷率越大,越易发生暂态的电压失稳,负荷中电动机的比例对暂态稳定的故障临界切除时间有着较为明显的影响。详细分析了负荷中电动机的比例对暂态失稳模式和故障临界切除时间影响的原因,最后用某电力大系统中的暂态电压稳定仿真验证了上述结论。研究表明,电动机负荷特性和比例对系统暂态稳定有着明显影响。     

电力系统暂态稳定性分析计算的新方法

本文提出了多机电力系统短路故障的暂态稳定性分析采用以加速最快的发电机的临界相对速度是否能降至零作为稳定判据,使用泰勒级数展开式计算。此法比以临界能量作为稳定判据更简便、快速。并以实例证之。     

含多感应发电机配电网的暂态稳定研究

随着新能源的开发和利用,小型和微型分布式发电机(distributed generator,DG)开始接入配电网,在配电网中可能会出现暂态稳定问题.鼠笼式感应发电机(induction generator,IG)由于成本低、维护方便而在分布式发电中广泛应用.研究了多感应发电机配电网的暂态稳定问题,在单台感应发电机稳定判别的基础上,定义了多感应发电机配电网的暂态稳定域和临界切除时间(critical clearing time,CCT).利用转子运动方程的静等值电路,计及配电网网络方程约束和故障后感应发电机转子转速的变化,提出一种计算配电网多感应发电机临界转速和CCT的解析法.该方法与采用动态模型的仿真方法相比,计算量小,且能够揭示出多感应发电机之间暂态稳定性的内在联系.采用PSCAD/EMTDC仿真软件中的5阶动态模型仿真验证了该方法的正确性,并且分析了静态等值计算结果小于仿真结果的原因.     

失稳模式变化的机理——五论暂态能量函数直接法

前文已证明,从多机积分空间到等值OMIB(单机无穷大系统)平面的PCOI( 部分惯性中心)映射保留了原多机系统首摆稳定性的充要条件。本文进一步剖析了多机因素 和复杂模型因素对映射OMIB系统各次摆动稳定性的影响,并将EEAC理论推广到多 摆稳定性。本文还澄清了失稳模式和临界模式这两个不同的概念,探讨了失稳模式随故障的 切除时间变化的机理;指出非理想的二群首摆失稳模式可能随故障切除时间而变,并可能存 在更临界的多摆失稳模式。最后,揭示了由笔者发现的ISD(孤立稳定区)及NARI (由ISD引起的邻域吸引子)现象的物理本质,从理论上证实当前普遍采用的逐步积分 法有可能搜索到错误的CCT(故障临界切除时间),而沿用至今的CCT定义也是值得商 榷的。在EEAC理论指导下,由电力部电力自动化研究院开发的IEEAC(集成化EE AC)软件包有效地解决了上述连常规数值积分法也难以发现的问题。     

考虑稳定控制措施的归一化能量函数在河南电网暂态稳定性评估中的应用

介绍考虑稳定控制措施后的归一化能量函数在河南电网暂态稳定性分析中的应用。通过归一化转子运动方程，定义了稳定控制措施投入后的归一化能量函数使之适用于在故障后系统惯性中心和运行发电机数目发生变化的情况下进行电力系统暂态稳定性评估，并在此基础上提出考虑稳定控制措施的稳定裕度分析策略。通过在河南省网暂态评估中的应用说明策略的有效性。