电力系统频率稳定及其统计特性的研究

为了研究电力系统连锁故障发生的机理及相应的预防和控制措施,提出一种简单而实用的确定性模型以分析连锁故障中的短期频率动态行为,同时也充分考虑了机组频率保护、低频减载装置以及元件切除时间的随机性对频率动态的影响.对某实际系统进行了仿真研究,验证了模型的演化过程符合自组织临界特性.分析了不同的频率模型、起始扰动规模、旋转备用以及低频减载方案对频率动态过程、停电规模及其概率的影响,仿真结果表明,一次备用、较大的起始轮次切载量、一定的旋转备用有助于降低发生频率崩溃的风险.     

直流蒸汽发生器静态和动态特性分析

首先对直流蒸汽发生器进行热工和水力分析，建立了直流蒸汽发生器仿真系统，此仿真系统能准确地描述各段在动态过程中的相互变化及相应参数的变化，能够全方位地体现直流蒸汽发生器的动态特性，在仿真系统上对直流蒸汽发生器进行了静态和动态特性研究，得到了影响直流蒸汽发生器可靠工作的压力与温度参数变化规律及在某些扰动下这些参数的变化规律，这些规律对直流蒸汽发生器结构设计，自动调节系统设计与操作、异常工况和故障的分析与处理，运行规程的编制等均能提供必要的依据。     

大规模光伏电站经柔性直流并网系统故障穿越策略

大规模光伏经柔性直流并网系统采用直流架空线路是未来新能源并网的趋势之一。然而,架空线直流短路故障发生概率较大,极易导致光伏电站脱网或换流站电力电子器件损坏。本文首先根据柔性直流输电系统、光伏电站特性,建立了相应的数学模型及仿真系统模型;其次,针对大容量光伏经双极模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的高压直流功率传输系统发生直流架空线路单极短路接地故障工况,分析其故障特性;最后,提出综合考虑直流断路器(direct current circuit breaker,DCCB),换流站控制方式,光伏电站功率出力控制的直流故障穿越的协调控制策略。即故障发生时利用非故障极换流站继续进行功率传输,根据换流站额定功率与光伏电站输出功率计算得到不平衡功率,充分利用光伏阵列自身功率输出特性,优化光伏电站内的直流线路电压,实现控制光伏电站输出功率减载;对直流架空线路在瞬时故障情况下的故障穿越问题,提出了光伏电站减载以及换流站功率前馈增量控制,从而维持系统功率平衡,提高系统的并网稳定性;基于PSCAD/EMTDC的建模仿真,通过故障穿越措施前后的系统参数对比,表明所提方法能够有效的维持光伏电站与柔性直流系统运行特性,平稳实现故障穿越。     

弱受端支撑的高压直流故障恢复优化研究

弱受端支撑的高压直流发生双极直流短路故障后,在恢复过程中会出现电压、电流及功率振荡甚至失稳现象,威胁系统稳定运行。首先分析了高压直流输电等值系统在全压和降压运行方式下的最大输送极限,指出受端弱同步支撑的高压直流在降压运行状态下可能突破运行极限,这是导致直流故障恢复振荡的主要原因。基于实时数字仿真软件RTDS分析整流侧最小触发角、定电流控制参数、低压限流控制参数、降压重启动幅值以及受端电网强度对改善系统恢复振荡的作用。研究结果表明:通过调整最小触发角、定电流控制、低压限流控制和降压再启动电压定值等环节参数,可以减缓直流功率恢复速率,有助于提升直流故障恢复过程中弱受端系统的稳定性。     

考虑连锁故障影响的检修优化

互联电网在紧急运行状态下可能出现多处过负荷或电压越限,此时若发生隐性故障,可能导致继电保护系统误动、拒动、误整定及断路器拒分等现象,引起连锁故障.通过加强保护系统的检修、断路器的巡视及安装在线状态监测系统,能有效减少保护及断路器不正确动作的概率,减小停电面积.提出一个简单的连锁故障传递模型,利用蒙特卡罗方法对华中电网进行连锁故障传播的仿真分析。仿真结果表明：在故障易发位置和相应母线所包含的保护和断路器上追加投放检修资源,与平均投放检修资源相比,能提高检修资源的利用效能,并能有效地限制连锁故障范围,提高电网安全可靠性.     

复杂电力网络的连锁故障动态模型与分析

为研究复杂电网连锁故障的传播机理,同时为预防和减小大停电事故发生,在研究了国内外复杂电力系统连锁故障模型的基础上,提出了一个模拟连锁故障过程的动态模型.根据此模型,分别对具有小世界(small-world)、无标度(scale-free)特性的人工复杂电网模型进行了连锁故障仿真,验证了模型关于连锁故障动态演化过程的合理性.进一步比较表明,电网连锁故障在小世界电力网络中造成的功率损失比无标度电力网络大得多,并且连锁故障传播的速度远比无标度电力网络迅速.     

高压直流输电系统控制器数字仿真实现方法

针对交直流系统稳定性研究的目的，将实际直流控制系统及换流过程进行简化、等效，构造出模块化、逻辑式直流控制器仿真模型，并配合一定的换流过程模拟方法来仿真实际系统的动态特性。该模型基本涵盖实际控制器的主要结构以及影响交直流系统动态特性的基本环节，具有结构明晰、可组合、易扩展、参数调试方便等多方面的优点。应用数字仿真软件NETOMAC实践该模型，在各种运行条件下均表现出与实际系统相吻合的动态特性。     

混合级联高压直流输电系统受端典型交直流故障特性分析

以白鹤滩-江苏特高压混合级联直流输电工程为例,从理论和仿真两方面分析混合级联直流输电系统受端典型交直流故障对其稳定运行的影响。针对受端直流故障,分析直流线路接地故障及不同工况下,多组并联的模块化多电平换流器(modular multileve converter, MMC)闭锁故障后关键电气量的响应过程及暂态故障特性,并给出故障穿越方法。针对受端交流故障,分析受端电网换相换流器(line commutated converter, LCC)交流母线三相短路故障后LCC换相失败的故障特性,研究并联MMC运行方式对LCC换相能力的影响。为混合级联直流电网的安全稳定运行提供理论基础与技术支撑。     

联于弱交流系统的HVDC换相失败研究

高压直流输电(HVDC)系统逆变侧换流器处交流系统的强度直接影响HVDC系统的动态性能,换相失败是HVDC系统最常见的故障之一.通过分析逆变器换相失败的机理,归纳了联于弱交流系统的HVDC换相失败的各种影响因素,包括直流电流、换相电抗、换相电压、越前触发角,受端系统不对称等.利用Matlab的Simulink对交直流系统模型的动态特性及换相失败进行了仿真.     

变电站直流系统接地故障的查找及处理

变电站的直流系统是变电站各个系统中的组成部分,作为控制、保护、信号、自动装置、交流不停电电源及事故照明等的直流电源。直流系统的正常运行是这些设备可靠运行的基础。直流系统常见的故障就是直流接地,为了不影响其它设备的正常运行,必须迅速、准确地找到接地位置并做出处理,使直流系统恢复正常,本文就所在变电站的常见的直流系统接地故障做出了分析,总结了故障点查找的方法和故障处理方法。     

系统脆性及其脆性源

连锁性崩溃是所有系统都可能发生的一种导致严重后果的现象.脆性理论是研究系统连锁性崩溃现象和本质的一种理论.该文对系统的脆性进行了数学定义,并通过基于元胞自动机理论建立脆性模型并仿真,通过选取不同的参数进行研究,得到了系统处于自组织临界态和系统中脆性源的存在是系统脆性激发的2个必要条件.总结出了脆性源的特性:系统的脆性源随着参数平均值的升高而增加,系统的脆性源只是一部分子系统,系统的脆性源随着系统的运行参数的不同而不同,系统脆性源的分布随着运行参数的不同而不同.证明了处于自组织临界态的系统脆性激发的频率远比正常的系统高,从而可以实时地预防和控制脆性被激发的因素,避免或减轻脆性造成的后果.     

基于模糊神经网络的电力系统连锁故障风险评估

为了减少大规模停电事故，通过分析由保护装置隐性故障造成的电力系统连锁故障的基本过程和基本原理，建立了风险模型，并提出了应用模糊神经网络进行电力系统连锁故障风险评估的指标和方法.利用训练后的模糊神经网络，实现了通过升级保护装置性能来降低电力系统连锁故障风险的预防策略.针对电力系统连锁故障的随机性和严重性的特点，该方法较好地描述了电力系统的安全状态，对系统风险的分类效果好，评估速度快，具有较好的实用性.IEEE 118 bus系统的应用结果表明了该方法的可行性.     

基于不同时间尺度的交直流混合配电网分层优化控制策略

针对传统控制策略难以兼顾交直流混合配电网潮流优化和运行模式快速切换的问题,提出了一种基于不同时间尺度的分层控制策略。在较短时间尺度内,各并网变流器均根据上层调度指令工作于下垂控制模式,使系统稳定时工作于优化状态;当出现恶劣工作状况时,通过切换互联变流器和储能单元变流器的控制策略以维持配电网直流侧电压稳定。在较长时间尺度内,当系统正常运行时以系统电能损耗最小和系统电压偏差最小为优化目标;当直流线路断线时以故障点两侧节点电压偏差最小为优化目标,通过优化调度算法为下层提供调度指令。仿真结果表明:正常运行时该控制策略能实现系统运行优化、维持系统稳定且不过分依赖通信系统;在系统功率骤变、电路故障等恶劣工况时,能实现系统运行状态的平稳过渡。     

GZDW型直流电源系统的常见故障分析及处理

直流系统的故障可能会引起所供馈线回路的连锁故障,因此正确、及时地消除直流系统故障缺陷十分重要。通过处理六安供电公司110kV炎刘变电站一起直流充电设备故障,分析总结出GZDW型直流电源系统正常的维护方法和常见故障的原因及处理方法,为直流系统运行维护提供参考,提高直流系统安全运行的可靠性。     

一种适用于电压源换流器型直流输电的直流电压控制

直流电压稳定是关系到电压源型直流输电系统可靠运行的关键问题之一。为了确保电压源型直流输电系统在一侧换流器故障时仍能有效控制直流电压,在分析电压源换流器在不同控制模式下的外特性的基础上,提出了采用基于直流电压下垂控制的直流电压控制策略。控制器采用该策略后,能实现有功功率控制模式与直流电压控制模式之间的自动转换,确保定直流电压控制的换流站故障退出后,输电系统仍能有效地控制直流电压。最后以一个两端系统为例进行仿真验证,结果表明系统获得良好的动态性能。     

一种关键线路和重要保护辨识的新方法

提出了一种基于连锁故障模型和风险理论对系统中关键线路和重要保护的辨识方法。该方法首先利用Markov状态空间理论建立了计及继电保护装置动作逻辑的初始状态概率模型,从而得到连锁故障初始阶段的系统状态。然后,建立了基于实时运行条件下的线路、发电机和负荷的可靠性模型来模拟后继故障。最后,利用风险理论对线路和线路保护进行风险辨识。算例仿真结果验证了算法的正确性和可行性。     

一种抑制大规模风机连锁脱网的电压无功控制措施

大规模风机连锁脱网不仅制约了电网对风电的接纳能力,而且严重威胁电网的安全稳定运行。归纳整理风电机组连锁脱网事故发展的4个阶段,指出风电连锁脱网中的主导影响因素,提出一种抑制风电连锁脱网事故的无功电压两级控制策略,分别从风电场层面和电网层面协调风电系统中电压无功可控装置,保证系统电压的安全稳定运行。最后,以实际电网为原型的等效风电系统为例,仿真重演风电连锁脱网4阶段,证明所提出的电压无功控制策略可以有效地抑制风电系统连锁脱网事故的发生。     

隔离型交?直流固态变压器前后级一体化滑模控制

为了提高固态变压器(SST)控制系统的动态性能和鲁棒性,提出SST前后级一体化滑模控制方法. 根据SST前后级的非线性特性,建立整体仿射非线性的数学模型,采用输入?输出精确反馈线性化,实现前级电流环、前后级级间电压以及SST直流侧电压的解耦,加强前后两级功率传递的一致性. 将解耦的线性系统与积分滑模控制器结合,进一步提高系统整体动态性能,改善系统对参数摄动的鲁棒性. 仿真和实验结果表明,在外部发生扰动时,SST采用一体化滑模控制方法能够快速、有效地调整电网侧电压、两级间电压和直流侧电压的波动,改善前、后级功率传递的一致性,在发生参数变化时仍具有较强的鲁棒性.