基于PMU的电力系统暂态稳定实时快速预测的研究

提出一种基于PMU对发电机实时测量功角来预测电力系统暂态稳定性的方法.通过采集功角数据,用多项式逼近去快速预测它未来的变化,同时为提高精度采用智能动态修正,然后判断多项式是否存在极值,若存在可预测系统首摆稳定,反之则不稳定.仿真结果表明,该方法对首摆稳定性的预测是准确和有效的.     

一种变结构的时间序列预测算法及其在电力系统暂态稳定预测中的应用

针对电力系统机电暂态过程存在首摆失稳和多摆失稳的特点 ,提出了一种变结构的时间序列预测算法 ,即针对不同的失稳模式采用不同结构的预测算法。利用多项式与智能动态修正相结合实时快速预测发电机的功角 ,若预测功角的多项式不存在极值点 ,即为首摆失稳 ,可终止预测过程 ;多摆失稳是利用同步多参量测量装置实测的数据和多项式预测功角的结果 ,提出的一种基于相邻实际输出之间差别驱动的TD算法与具有遗忘因子的改进BP算法相结合的混合算法 ,并用该算法对电力系统机电暂态过程的不平衡功率和功角的时间序列进行了多步预测。预测结果表明 ,该算法是有效和可行的 ,达到了满意的精度 ,克服了采用多项式或自回归方法预测时存在较大误差的弊病     

紧急功率支援下自适应重合闸附加稳定控制策略

能源分布和负荷需求逆向分布特征促成了我国形成多个大规模电力电能外送系统,在非预期大扰动下会出现系统首摆失稳且自适应重合闸仍难以改善系统稳定性的局面。基于此,提出了一种紧急功率支援下自适应重合闸附加稳定控制策略。首先分析了系统首摆失稳的场景以及失稳条件,并提出了基于功角超实时预测的首摆稳定性预判方法,论证了长时间要求的预测最优阶数。然后结合直流通道提供紧急功率支援能够消纳系统不平衡能量,提出基于超前预控的自适应重合闸附加稳定控制策略。结合失稳判断,分析预判控制时序。基于紧急功率支援协同最佳重合闸时间最大程度上减小了系统功角摇摆,解决了瞬时性故障首摆失稳时重合闸方案的缺失问题。最后,基于PSCAD/EMTDC建立大规模电力外送模型,仿真验证了所提自适应重合闸附加稳定控制策略的有效性。     

风机有功控制对系统暂态功角第二摆稳定性影响机理

该文着重研究大规模集中并网的双馈风电基地故障后有功控制行为对系统暂态功角第二摆稳定性的影响机理。首先基于静态扩展等面积定则,对双馈感应式风机接入后系统的网络节点电压方程进行改进,构建适用于含风电多机系统暂态功角稳定性定量分析的等值单机无穷大系统模型;利用该模型对双馈风机与两台同步机互联的简化系统进行解析分析,分别给出风电并网系统暂态功角第二摆失稳的充分条件、必要条件,揭示出故障后风机有功出力低会降低第二摆稳定性;进一步分析风电并网系统中功角第二摆稳定性与第一摆稳定性的关系,从整体上揭示风机有功恢复速率变慢会使原本只会出现首摆失稳的系统发生第二摆失稳,并最终导致系统整体稳定性下降;最后对机理分析进行仿真验证。所做研究拓展了当前风电并网后只关注首摆失稳的暂态功角稳定性分析方法,为大规模风电集中并网电力系统暂态稳定控制提供理论指导。     

基于GPS同步量测量的时间序列法暂态稳定预测

利用GPS同步时钟获得系统各机组的功角,然后由时间序列法进行预测,并通过模糊控制器实行在线实时修正,进而确定电力系统暂态稳定性。由于所有参数都是根据实时采样数据计算的,所以能更准确地反映网络结构,负载变化等真实情况。对6机22节点的算例表明,通过多项式非线性回归和模糊动态修正,在适当满足计算速度的条件下提高了预测精度,能可靠地判断暂态首摆稳定性。     

双馈风机等效惯量控制比例系数对系统功角首摆稳定的影响机理分析

随着具备惯量调节能力的双馈风力发电机组大规模接入电网，电网的功角稳定特性变得更加复杂。该文以双馈风机（DFIG）接入两区域互联电网为研究背景，首先推导两区域惯性中心等效模型，分析DFIG直接接入电网时虚拟惯量对两区域惯性中心转子运动方程的影响；然后从系统暂态能量的角度出发，研究系统发生三相短路故障及负荷突增时，系统功角摆动方向不同、两区域互联系统DFIG等效惯量控制环节比例系数不同对系统加速及减速过程中暂态能量的影响，进而研究其对系统功角首摆稳定的影响机理；最后通过系统功角首摆最大偏移量对系统功角首摆稳定性进行评估，并在PSASP仿真软件中搭建两区域系统仿真模型，验证所提理论的正确性。     

解列后局部电网功角首摆失稳问题研究

基于EEAC理论,研究解列后局部电网功角首摆失稳问题。构建三区域互联电网,形成局部电网解列后等值模型。针对无故障解列和故障后解列两种情况,分析解列前后局部电网的等值单机无穷大母线(OMIB)系统的功角-功率特性曲线变化特点。结合解列后局部电网首摆功角稳定裕度计算,从对OMIB系统解列时刻的相对动能、解列扰动后的首摆加速面积以及最大减速面积的影响方面。分析影响首摆稳定性的因素。最后,基于电力系统安全稳定量化分析与优化决策软件FASTEST,在等值电网和实际大电网进行仿真验证。研究结论有助于采取有针对性的防控措施以提高解列后局部电网安全稳定水平。     

基于暂态能量的解列功角区间快速预估方法

研究解列后局部电网功角首摆稳定特性,明晰解列时机对解列措施有效性的影响机理,对信息驱动的大电网暂态稳定主动防御具有重要意义。首先,基于扩展等面积准则(extended equal area criterion,EEAC),对3区域互联系统解列后的局部电网进行等值,划分等值功角的相对运动为3个阶段;其次,针对故障切除后和系统解列后局部电网的运行特性差异,将其区分为2种典型场景,基于相对动能的概念量化分析解列后功角首摆的稳定性,进而引申出最晚解列角和最早解列角的概念,机理上解释并刻画极限解列时刻的特征;最后,给出解列功角区间预估在主动解列技术中的实现手段和应用方法。采用IEEE-9系统和IEEE-39系统算例验证方法的有效性,证明该方法具有较好的工程应用价值。     

兼顾电网频率和功角稳定性的柯拉光伏电站低电压穿越关键性能指标优化

雅砻江柯拉光伏电站是西南电网首座百万千瓦级光伏电站,与木绒水电站构成大容量水光互补系统,其低电压穿越特性对电网频率、功角稳定性均存在一定影响。首先,研究了光伏电站低电压穿越影响电网频率稳定的机理、水光互补系统功角稳定特性,提出了一种量化评估光伏电站低电压穿越影响电网频率的工程实用方法;然后,分析了柯拉光伏电站低电压穿越关键性能指标对西南电网频率、功角稳定性及对负荷中心暂态电压稳定的影响;最后,提出一种兼顾电网频率和功角稳定性的光伏电站低电压穿越关键性能指标优化方法,并通过对柯拉光伏的仿真测试验证了所提方法的有效性。     

双馈风力发电机组对电力系统稳定性影响

双馈感应发电机（DFIG）在定子磁链或电压定向的矢量控制下,其功角动态行为均具有快变特性,致使DFIG对常规同步发电机（SG）的首摆稳定性和阻尼特性产生重要影响。研究发现,DFIG和SG的功角摇摆曲线可能存在两类交点,将其分别定义为主动交越点和被动交越点,交越性质决定了DFIG对SG稳定性影响的性质。大扰动时,SG的首摆期间有主动交越交点,DFIG降低了系统的暂态稳定性;后续摇摆期间有被动交越交点,DFIG起到了正阻尼作用。     

基于正交多项式拟合的PMU现场测试参考值计算方法

为给现场运行的同步相量测量装置(phasor measurement unit, PMU)性能分析提供准确的相量参考值,保证其数据质量,提出了基于正交多项式拟合的高精度相量测量方法。该方法利用Legendre多项式的正交性特点,对信号模型进行Legendre多项式拟合,以此来构建一种基于Legendre多项式的正交拟合相量模型。在此基础上,通过分析对比不同拟合参数求解方法的复杂度,提出了基于Cholesky分解的相量参考值计算方法,为非线性拟合参数求解计算量大的问题提供一种新的解决方法,并通过迭代修正来保证测量精度。进一步地,根据分析揭示的最优窗长和拟合阶数,实现算法的高精度测量和高效率计算。仿真与硬件测试表明,测量精度均满足标准要求10倍及以上,可在硬件中实时稳定运行,并为PMU现场测试校准提供参考值。     

基于同步相量测量技术的暂态稳定性实时预测

提出了一种电力系统稳定性实时预测方案。通过同步相量测量技术获得故障后短时间内的各发电机内电势相量 ,利用多项式拟合的方法 ,快速预测系统中各发电机大轴间最大相对摇摆角的变化趋势 ,从而判定系统的稳定性。方法本身与系统结构、故障情况等无关 ,适应性较好。对实际系统进行了仿真实验 ,获得了较为准确的结果     

电力系统实时相角监测系统动模试验研究

介绍了一种新型电力系统实时相角监测系统及其动态模拟实验结果。实时相角监测系统由参考相角测量装置、相角测量装置、调度端计算机和通信系统构成 ,实现了全网集中相角监视。构造了 3机动态模拟实验系统 ,对实时相角监测系统进行了全面的测试 ,包括正常工况、短路和低频震荡 ,验证了实时相角监测系统在动态情况下所有相角测量装置录波的启动、录波数据的传递等 ,实验结果令人满意     

基于改进泰勒加权最小二乘法的相量测量算法

大部分相量测量算法将信号相量作为一个静态模型,因此对电网中经常发生的电压幅值和相角波动特别敏感。基于标准频率下动态相量模型的泰勒加权最小二乘法(Taylor Weighted Least Squares, TWLS)不仅提供了相量值,还提供了相量导数值,可以提高对电网动态状况的监测。在此基础上,提出了一种基于基波频率值的改进泰勒加权最小二乘法。首先用非线性最小二乘法得到基波频率值。然后介绍了基于测量基波频率值的改进泰勒加权最小二乘法推导过程,并对该算法所涉及的窗函数、数据窗长度和泰勒多项式阶数进行分析选择。最后采用不同的信号模型和实际数据来检验算法的性能。仿真结果表明:提出的改进泰勒加权最小二乘法的测量精度满足要求。     

一种适用于配电网的同步相量测量改进算法

分布式能源接入电网使配电网的动态特性日趋复杂,配电网运行管理从被动式走向主动式,同步相量测量技术在配电网的应用成为一种趋势。对适用于输电网的常规同步相量算法在配电网中的应用进行分析,根据产生误差的原因,提出了一种利用三角函数多项式对误差曲线进行最小二乘法拟合的新算法。阐述算法具体的实现过程,在动态变化、谐波干扰的情况下对算法进行仿真验证。仿真结果表明算法在各种条件下测量精度得到了很大提升。     

GPS技术在实时相角测量中的应用

在实时相角测量系统中用ＧＰＳ和晶振建立了高精度的统一时间系统,它克服了ＧＰＳ系统时间的离散性和可能再现的死锁,保证了每台实时相角测量装置测量相角的精确性。论述了相角测量装置的测量原理,以及实时相角测量装置和实时相角测量系统的构成,并展望了实时相角在集中监控、状态估计、ＦＡＣＴＳ、稳定控制等方面的应用。     

基于WAMS的电力系统受扰轨迹预测

基于相量测量单元（PMU）上传的实时功角数据,应用曲线拟合理论,提出了一种电力系统事故后功角轨迹快速预测的新方法。该方法从一个简单电力系统调速控制模型出发,推导出了功角与时间关系的数学模型,即功角随时间呈正弦衰减变化。由此提出了利用三角函数曲线拟合技术,对功角受扰轨迹进行预测。对IEEE 9节点系统与华北电网进行了仿真计算,结果验证了该方法的有效性。此外,与多项式曲线拟合法的对比分析表明,该方法优于传统的多项式曲线拟合法,具有更好的预测效果。     

北斗卫星导航系统与GPS互备授时的分布式相量测量单元

我国自主开发的北斗卫星导航系统为同步相量测量的时钟源提供了一种新的选择.文章从卫星信号覆盖范围、用户容限、授时脉冲的同步性能等方面分析了将北斗授时应用于我国电力系统广域同步相量测量的可行性.使用北斗和GPS授时的同步相量测量的对比试验结果验证了北斗授时的有效性.在此基础上还研制了北斗与GPS互备授时的分布式相量测量单元.     

动态相量估计算法特征分析及比较

电力系统的实际应用对相量估计算法的动态性能有很高要求。首先,分析了动态向量估计算法应具有基频附近频率响应幅值平坦的频域特征,和采样时间窗尽可能短的时域特征。其次,提出了一种带通滤波的四分之三周期最小二乘相量估计算法,这种算法符合上述时域和频域特征。第三,对提出算法的计算复杂度进行了定量计算,对提出的算法在各种类型的动态信号下的估计效果进行了仿真。与通用的离散傅里叶相量估计算法、估计效果较好的泰勒-傅里叶变换向量估计算法比较后说明,所提出的算法是一种能够在计算复杂度和相量动态效果间取得较好平衡的动态相量估计算法。