暂态能量较正和临界识别——三论暂态能量函数直接法

当前流行的直接法都采用了基于两群模式的暂态能量函数，认为多机系统的暂态稳定性仅取决于该特定扰动下的两个互补机群间的相对运动，并据此对群内的能量进行了校正。显然，校正中的不一致性将会引入误差。另一方面，群际能量并不是封闭的，它和群内能量之间的互相转换是这类直接法的一个重要差源。当同一群的各机动态响应相差甚远时，这种情况可能变得十分严峻。本文综合分析了暂态能量的校正问题，并介绍了在保持EEAC言简意赅特点的前提下尽量少此类误差方面所取得的最新成果。 在所有针对群内动能或势能进行校正的直接法中，临界群和余下群的速度或功角对暂态能量的作用是相反的。正确识别临界群是直接法的速度优势。这个长期困扰着直接法的问题最近也被出色地解决了。本文对有关的成果和下一步需要解决的问题进行了讨论。     

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。     

端口能量及其在风电系统暂态稳定分析中的应用

大规模风电接入后,研究计及风电的能量函数法有助于提高稳定评估的计算速度,并为稳定控制提供灵敏度信息。在结构保留能量函数的启发下,提出端口能量的概念,证明了采用端口能量的系统总能量是系统的能量函数;证明了端口能量的能量聚集效应;分析了采用端口能量计算对象系统的暂态能量给暂态稳定评估带来误差的原因;基于端口能量,提出了包含风电的暂态稳定能量函数分析方法。不同场景下的临界切除时间对比分析验证了所提能量函数法的有效性。在精度方面,各个场景下所提能量函数法比时域仿真法保守0~0.02s,在速度方面,所提能量函数法比基于时域仿真的二分法和逐步法快3~26倍。     

对应用暂态能量函数法分析电力系统暂态稳定性的评价

基于李雅普诺夫稳定理论,对用于电力系统暂态稳定分析的暂态能量函数法进行了分析,认为可定量分析和快速性是其独特优势,不可靠性是其局限性,提出了暂态能量函数法用于非自治系统所必须满足的条件,包括用临界轨迹确定临界能量,以及用临界轨迹得到的切除时间确定故障清除后的稳定平衡点等,尽管目前暂态能量函数法只作为电力系统暂态稳定分析的辅助工具,但如何提高它的可靠性并将其应用到非自治系统仍是有待深入研究的课题。     

基于暂态能量函数混合法的电力系统脆弱性分析

电力系统在遭受大干扰后失稳的后果非常严重,甚至是灾难性的,从暂态稳定方面分析系统的脆弱性具有重大的研究价值。采用暂态能量函数,结合暂态稳定分析中数值仿真法和直接法两种基本方法,同时考虑预想事故概率,从暂态稳定安全角度快速、定量评估电力系统的脆弱性。基于事故概率与暂态能量裕度构建相关脆弱度指标,并根据临界机群状态以修正暂态动能,改进不同事故下系统脆弱性的评估精度,同时确定系统的薄弱环节。通过对IEEE 5机14节点系统的仿真,验证了该方法的合理性与有效性。     

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。     

暂态能量函数方法的新近进展

综述了暂态能量函数方法在电力系统动态安全评定方面在国内外的新近进展,也包括著者所在研究组的工作,主要内容涉及暂态能量函数中的位能修正,位能边界曲面（ＰＥＢＳ）判据在网络结构保持模型下的拓广,稳定域边界上的主导不稳定平衡点（ＢＣＵ）的有效解法,以及在网络结构保持模型下用灵敏度方法预测稳定极限的方法,并提出了一种综合直接法,它是以故障点是否发生在机端的标记,综合运用ＰＥＢＳ法与ＢＣＵ法分别求取临界能量     

暂态能量函数的动力学意义思考

本文从动力学角度分析暂态能量函数的由来及物理机制。在此基础上,论证了相对于故障前稳定平衡点的暂态能量函数的合理性;指出功能转换及守恒关系不仅对于全系统,而且对于任何发电机都成立,发电机间、机群间都不存在着暂态能量的交换;分析了多机系统的临界能量点与相关不稳定平衡点不重合的原因;认为临界受扰轨迹和临界能量点的恰当处理是进一步提高暂态能量函数法暂态稳定性分析精度的关键。     

暂态能量函数方法的新近进展

综述了暂态能量函数方法在电力系统动态安全评定方面在国内外的新近进展,也包括著者所在研究组的工 作,主要内容涉及暂态能量函数中的位能修正、 位能边界曲面(PEBS)判据在网络结构保持模型下的拓广、稳 定域边界上的主导不稳定平衡点(BCU)的有效解法,以及在网络结构保持模型下用灵敏度方法预测稳定极限 的方法。并提出一种综合直接法,它是以故障点是否发生在机端为标记,综合运用PEBS法与BCU法分别求取 临界能量以及用灵敏度技术分析稳定裕度变化和结合连续潮流技术求取稳定极限     

暂态能量函数法在区域电网中的应用研究

现代电力系统的规模不断扩大、特高压项目逐步建成,电力系统日趋复杂,因此,系统运行更加接近稳定极限状态,安全稳定性问题日趋严重.本文提出了一种基于区域等值系统模型的暂态能量函数,利用该能量函数法可以计算暂态能量、临界能量,判断机组失稳与否.并应用此方法对8机36节点系统进行了暂态稳定性分析,最后结合PSASP仿真验证了该方法的有效性.     

电力系统动态安全域的实用解法

近年来，电力系统动态安全域（DSR)已越来越为人所接受，它可以提供更为丰富的安全信息，有着广阔的在线应用前景。该文基于暂态能量函数分析，推导出一种新的求取实用动态安全域(PDSR)的方法。通过大量的数值仿真计算表明，实用动态安全域(PDSR)可由描述各节点注入功率上、下限的垂直于坐标轴的超平面和描述暂态稳定性临界点的超平面围成。基于此事实，该文给出了一种快速计算对应于临界暂态稳定的边界超平面的直接法。这种方法是将溢出点处的暂态稳定域边界法矢量近似为常数，并通过线性化把事故后系统轨迹的切向量表示为注入功率的线性函数，然后依据在临界注入下两者之间的正交性，推导出了超平面型式PDSR边界的解析表达式。在新英格兰10机39节点系统上的测试结果表明了这种方法与数值仿真方法的一致性。     

关于轨迹分析方法中的稳定指标S1在单机系统中性质的证明

给出了一种新的用于分析单机无穷大电力系统暂态稳定性的时域模型。在此基础上证明了轨 迹分析方法所给出的稳定指标S1在各种恶化稳定方式下均具有单调下降性。从而说明在单机 系统中指标S1能定量地反映发电机的暂态稳定状况，因此S1作为稳定指标是有效的。而稳定 指标S1仅由系统运动的轨迹信息即可算出，其定义不依赖于任何临界能量。因此这种稳定指 标很适用于常规电力系统暂态稳定程序的输出分析中。     

基于计算机集群的电力系统暂态风险评估

采用多任务多机分摊并行计算的模式,利用计算机集群实现了一种求取电网暂态稳定风险指标的方法.首先提出了一种用于电力系统暂态风险评估的指标,利用该指标的可加和性,将求取故障极限切除时间的海量计算任务分配到计算机集群的节点上进行并行计算,然后在协调机上汇总计算结果得到综合的全系统风险指标.该方法既可用于运行方式部门进行离线的暂态安全分析,又可供调度人员进行在线暂态稳定风险的快速预警.     

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。     

Transient energy dissipation of resistances and its effect on power system damping

The transient energy flow method is a newly proposed method for locating the sources of low frequency oscillations and shows good performances in tests and actual applications. It is found in previous work that resistances in networks or loads may produce transient energy and exhibit as oscillation sources. In this paper, the transient energy dissipation of resistances and its effect on power system damping is studied. The transient energy flow into a resistance is generally non-conservative but whether it is dissipative is indefinite. A resistance may dissipate or produce transient energy. However, the relationship between system damping represented with the real-part of the eigenvalue and the total energy dissipation is definite, and an equation describing the relationship is obtained in simple power systems. Transient energy dissipation is an indicator of the damping of a component. When a resistance dissipates transient energy, it is beneficial to system damping, otherwise it is detrimental. The results are verified with simulations and explanations for constant impedance loads at different locations having different effects on damping are given.     

基于暂态电流固态能量的故障识别分析

针对电力系统特高压线路暂态故障,本文在固有模态能量分析法的基础上提出了一种基于暂态电流的故障分析法。由于EMD分解法具有良好的完备性和正交性,可通过相对能量系数分析故障过程暂态能量的大小,因此通过比较同一时刻、同一位置的三相线路暂态电流固有能量系数的相对大小就可以识别出故障相别及类型。在对该方法进行理论分析和EMTP模型搭建之后,仿真结果也表明该方法能够快速识别故障性质,对于保护功能的实现以及自动重合闸的逻辑设计均具有指导意义。     

用拓扑能量函数法评估多机系统的暂态稳定域

本文论述了基于网络结构保持的拓扑能量函数法评估多机系统暂态稳定域的数学模型与算法。主要论点是发电机用E_q′模型代替经典的E′模型,它对于首次摇摆稳定分析更为实用。同时在系统模型中计入了负载的电压特性,并有效地判定系统的暂态能量,运用位能边界曲面方法决定稳定域。用16机51结点简化的华东系统对上述方法的有效性进行了研究,仿真结果验证了所提论点的正确性。     

PV-based virtual synchronous generatorwith variable inertia to enhance powersystem transient stability utilizing theenergy storage system

The Photovoltaic (PV) plants are significantly different from the conventional synchronous generators in terms of physical and electrical characteristics, as it connects to the power grid through the voltage-source converters. High penetration PV in power system will bring several critical challenges to the safe operation of power grid including transient stability. To address this problem, the paper proposes a control strategy to help the PVs work like a synchronous generator with variable inertia by energy storage system (ESS). First, the overall control strategy of the PV-based virtual synchronous generator (PV-VSG) is illustrated. Then the control strategies for the variable inertia of the PV-VSG are designed to attenuate the transient energy of the power system after the fault. Simulation results of a simple power system show that the PV-VSG could utilize the energy preserved in the ESS to balance the transient energy variation of power grid after fault and improve the transient stability of the power system.     

电力系统暂态稳定的快速时域仿真判定法

本文提出了时域仿真法暂态稳定计算的终止判据，结合高阶Ｔａｙｌｏｒ级数展开技术，开发出电力系统暂态稳定的快速时域仿真判定法。实例计算结果表明，本文方法不仅具有准确的分析精度，而且速度优于ＰＥＢＳ法，是一种有实用价值的在线暂态稳定分析方法。