与三峡-万县输电线路相连电网的等值简化与实时仿真研究

为了在RTDS上分析三峡-万县输电线路上的低频振荡现象,文章首先确定了华中电网等值系统的网络结构,保留了关键线路和节点。通过研究不同等值方法的特点及其准确度,确定了用动态等值法对系统进行等值。简化前后系统的稳定潮流计算及稳定性分析表明,简化前后系统的失真度很小,满足了实际仿真要求。     

用可控串补改善阳城—淮阴500 kV交流输电系统性能

在简要介绍山西阳城电厂至江苏淮阴500 kV输变电工程概况的基础上，首先对该工程已采用的固定串补方案作综合研究。利用德国西门子公司开发研制的电力系统仿真软件NETOMAC，以2005年华东福建联合电网为研究对象进行了阳城送出的稳定计算，并对计算网络进行了等值简化。通过等值前后系统动态特性的比较，验证了等值网络对于阳城送出稳定问题研究的有效性。针对阳城—淮阴500 kV送出一期工程采用固定串补方案后系统仍存在较严重的暂态稳定问题，再对采用可控串补方案作可行性的研究。在现有参数的条件下，对可控串补方案作初步的设计，机电和电磁暂态模式下的NETOMAC数字仿真，并与固定串补作比较。     

建立华中区域电网等值模型的研究

为了实现在RTDS上对华中电网进行系统模拟试验,对华中川渝电网的等值非常重要,适量的电网节点数是在RTDS上进行试验的基础。文章归纳并精简了整个电网的节点数量,使网络节点数减少到16~19个,解决了在RTDS系统上模拟仿真电力系统进行故障分析时系统容量不够的问题。简化前后系统的稳定潮流计算结果表明,简化前后系统的失真度很小,满足了实际仿真要求。     

基于PSASP短路计算的外网实用等值方法*

当使用ATP-EMTP软件对大型区域电网的局部线路进行电磁暂态仿真时,受到仿真软件规模的限制,需要将区域电网划分为内部系统和外部系统,对外部系统进行等值简化。文中为简化原系统并保留原系统的短路电流特性,提出了一种基于电力系统分析综合程序(PSASP)短路计算的实用等值方法。采用该等值方法完成了西北电网2017年夏季大运行方式下的等值简化,并在ATP-EMTP软件中搭建了新疆乌鲁木齐简化电网的电磁暂态模型。通过比较等值前后系统的潮流分布和短路电流水平,验证了所提等值方法的正确性和可行性。     

扩展等面积法暂态稳定分析的FACTS控制器模型

提出了应用扩展等面积法（EEAC）暂态稳定分析的FACTS控制器统一模型,将FACTS对暂态稳定的作用通过对电力系统的串联和并联控制来描述。研究了这一模型对电力系统网络方程、转子运动方程和EEAC单机无穷大系统等值的影响,推导了适合于EEAC各种方法和各类FACTS控制器的单机无穷大（OMIB）系统等值统一表达式。该模型被应用于伊-冯500 kV可控串补的EEAC暂态稳定分析,并应用中国电力科学研究院电力系统分析综合程序进行了校核,结果证明了这种FACTS模型是有效和正确的。     

多馈入交直流系统的多端口简化方法

在对直流输电系统进行动态性能测试与计算过电压特性时,需采用电磁暂态计算模式,这就面临着交流系统简化的问题。由于只要保证扰动发生短期内的动态响应,因此提出采用多端口戴维南等值结构简化原大电网的方法。根据暂态稳定仿真得到的多馈入相互作用因子与短路电流计算,可以辨识简化系统的节点阻抗矩阵,根据对应于阻抗矩阵的导纳矩阵,求解等值结构中未知的线路与电源阻抗参数;用二次规划的方法使等值系统逼近原系统的潮流,可以得到多端口等值系统。以浙江电网2019年规划数据为例进行交流系统的简化,仿真比较了等值系统与简化系统的动态响应,验证了所提多端口简化方法的有效性。     

基于PSS/E的网络等值仿真应用

在对较为复杂的大型电力网络进行计算时,对其中和研究目的关联较弱的部分进行有效地网络等值可以大大缩减工作时间和工作量.电力系统仿真软件PSS/E主要通过对研究系统影响较小的外部系统的导纳矩阵进行降阶简化实现对系统的网络等值,利用PSS/E对网络等值使用算法进行了研究,通过一算例对其潮流计算和稳定计算进行了仿真验证,经等值后的系统能反映原系统的主要特征,有良好的动态等值精度.并且对使用PSS/E进行网络等值过程中遇到的问题进行了分析.     

阳城-淮阴500kV线路固定和可控串补方案的比较研究

针对山西阳城电厂至江苏淮阴500kV送出一期工程系统存在较严重的暂态稳定问题，利用电力系统仿真软件，分别以2005年华东福建互联后的整个详细网络和简化后的等值网络为研究对象，进行相应的机电暂态和电磁暂态2种模式下阳城送出的稳定计算。仿真结论表明，与固定串补相比，可控串补进一步提高了阳城送电的暂态稳定性能，通过减少故障引发暂稳问题时阳城电厂的切机台数而带来可观的经济效益。     

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。     

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。     

采用可控并联补偿长输电线路的电压控制

对于并补高压远距离输电线路的电压控制,设定边界条件、简化线路等值参数、静止无功补偿器(SVC)斜率、系统静态电压特性等,将导致较大计算误差.本文采用线路分布参数的准确等值模型,建立给定边界条件下长线路电压分布的直接解析算法,量化简化等值参数模型的计算误差.采用并联支路电纳为控制变量,建立包括SVC斜率和系统静态电压特性的SVC电压控制模型,计算不同电压扰动下的SVC电纳增量,以及并补控制后的节点电压和长线路潮流.     

计及静止同步串联补偿器的线路P-Q曲线电压稳定分析

提出了一种新的静止同步串联补偿器(staticsynchronous series compensator,SSSC)的恒功率控制模型,并将此模型运用于电力系统潮流计算中。仿真计算了IEEE-14节点系统在安装SSSC前后的有功、无功损耗变化;在线路的P-Q约束条件下,推导了一种新的基于线路P-Q曲线的电压稳定计算公式,得出了相应的电压稳定指标,计算分析了SSSC安装前后对电压稳定的影响。通过仿真和计算分析可以得到,安装SSSC后能明显地改善系统的电压稳定。与其他方法相比,文中所提方法具有快速简洁的优点,进而具备一定的实际应用价值。     

基于损耗分配方法的风电场等值建模

在涉及风电机组集群建模的情况下,由风能的随机性导致的实时变化会增加额外的计算量,从而延长仿真所用时间。本文针对辐射型网络的风电场,提出了一种经由功率叠加和损耗分配的简化等值模型。该模型在已知风电场各台机组功率及线路长度等参数的情况下,将风电场简化为少量机组并联形式的模型,以简化前后风电场内部线损相等为原则进行线路变换,同时满足风电场出口处的有功功率、暂稳态电压幅值及波形稳定的目的。仿真结果显示,该等值模型较好地模拟了风电场内部的运行情况,达到了预定的等值效果,并具有较高的精度。     

复杂配电网潮流的降规模计算

为了减少大规模配电网潮流分析的计算量,探讨了电压降和线损的简化计算方法.文章证明了当流过馈线段的末梢节点的功率不为零时,用双方向等效电压降模型计算沿线电压降时能得到准确的结果,而用双方向等效线损模型计算时却不能得到准确的线损结果.因此提出了一种可有效地避免线损计算误差的方法.该方法是一种利用双方向等效电压降模型的计算结果进一步计算馈线沿线各负荷点的电压,并用递推方法计算该馈线段上各条支路的线损的方法.采用文中提出的方法可大大减少参与迭代计算的节点数,而且各负荷点的电压以及配电网的线损都不需要迭代就可以直接计算得到,从而精确得到整个配电网的线损.经对198节点的实际配电网的计算,验证了该方法的有效性和精确性,且比等效线损模型优越.     

采用串补技术提高华东-福建联络线输送能力的研究

华东-福建联网后出现的暂态稳定问题使华东福建联络线输送能力受到很大限制,现对联络线采用串补技术来提高输送能力作可行性研究.利用西门子公司开发研制的电力系统仿真软件NETOMAC,在分析2007年和2010年华东-福建联网暂态稳定问题的基础上,分别对华东-福建联络线采用固定串补方案和可控串补方案进行了仿真计算,对各种串补度及各种组合进行了比较研究.仿真结论表明串补技术可显著提高福建电网的暂态稳定水平,大大提高了华东-福建联络线输送能力.相对于传统的固定串补,采用可控串补具有更好的性能,可以较好地抑制大干扰后联络线上的低频振荡.     

TRANSIENT STABILITY OF SERIES AND SHUNT COMPENSATED SCHEMES FOR AC TRANSMISSION SYSTEMS

ABSTRACT

Transient stability of a system transferring power through a long EHV AC transmission line with various series and shunt compensation schemes is determined and compared. The general 2-port, 4-terminal network model of a transmission line and compensation is used. The extended equal area criterion is reformulated in terms of the ABCD constants rather than the transfer admittance to determine the critical clearing angle. The critical clearing time is then determined by estimating the faulted angle through the Taylor series expansion. Effects of various factors, such as degree of series and shunt compensations, line length and the load power and power factor, on transient stability are studied. A comparison of critical clearing time for different transmission line models (distributed and lumped parameters) is also made.     

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。     

基于功率传递的同期并列装置实现SSSC功能的仿真

本文针对基于功率传递的电网间同期并列装置转换为静止同步串联补偿器的复合系统,建立了并网装置转换为SSSC后的等效模型,根据SSSC既可进行容性补偿又可进行感性补偿的双重补偿的特点,分析了SSSC调节潮流的过程以及接入SSSC前后输电线路电流的变化情况。为减小短路故障情况下短路电流对系统的影响,本文利用SSSC可等效为感性阻抗的特点对不同短路故障电流进行了限制,从而提高了现有设备的综合利用率。在PSCAD/EMTDC中搭建了含SSSC的等效模型,仿真结果表明SSSC可有效调节线路输送的潮流,并验证了当系统发生短路故障时SSSC具有一定的限流功能。     

伊敏-冯屯可控串补控制策略的RTDS实验研究

采用RTDS实时仿真工具验证了我国东北电网伊敏－冯屯500 kV交流输电架空线路可控串联补偿控制器的各项控制性能,检验了可控串联补偿装置的稳态运行特性,研究了可控串联补偿装置的阻抗阶跃特性和运行模式转换特性,最后通过三相故障的工况验证了可控串联补偿装置提高系统暂态稳定性尤其是阻尼低频功率振荡的作用。