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。     

基于混合方法的电力系统暂态稳定性分析

本文将数值仿真方法和暂态能量函数法相结合,提出了一种分析出力系统暂态稳定性的混合求解方法。该方法首先通过数值积分计算出系统的运行轨迹,然后利用暂态能量函数法判别出系统的稳定性。 为了避免不必要的、费时的数值积分计算,本文提出了一种仿真计算终止判据。另外,本文提出了一种曲线拟合技术,不仅可以快速地求解出系统在稳定情况下的稳定裕度,而且还可以估计出系统的极限切除时间等。 这种混合方法结合了数值仿真方法和暂态能量函数法两者的优点,为在线暂稳分析和控制提供了一个有力工具。     

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     

考虑暂态稳定约束的联络线最大传输功率计算

由于确定电力系统联络线最大功率时要考虑其故障时对系统暂态稳定的影响,故提出了一种基于能量函数灵敏度的考虑暂态稳定约束的联络线最大传输功率计算方法。该法首先确定网络在临界或失稳情况下的能量裕度及能量裕度对各发电机有功出力的灵敏度,再用等步长法和二分法按各发电机能量裕度灵敏度的大小调整有功出力,结合时域仿真法的判稳校验求出考虑暂态稳定约束的联络线极限传输功率。该法计算简单、快速,较好的解决了考虑暂态稳定约束后计算负担过重和直接法偏于保守的问题。2个算例仿真测试证实了该法的有效性。     

暂态能量裕度的解析灵敏度分析

本文首次推导了保留结构模型下暂态能量裕度对发电机有功出力灵敏度的解析表达式,详细地给出了用势能界面法(PEBS)求暂态参量裕度灵敏度的计算方法和计算过程。最后,本文利用暂态能量裕度对发电机出力的灵敏度进行暂态稳定预防控制,以提高系统的暂态稳定性。对两个试验系统的计算结果表明,本文的方法是可行和有效的。     

电力系统暂态稳定概率评估新策略

提出一种基于修正暂态能量函数法的暂态稳定概率评估新策略。该策略的优点在于:它只需对系统中很小一部分的严重故障进行暂态稳定计算,求取其临界切除时间,因而能够极大地减少计算量,提高暂态稳定概率评估的效率。在159机1660节点的华北电力系统上的算例说明了该评估策略的有效性和实用性。     

基于BCU法的多故障暂态稳定约束最优潮流计算

基于稳定域边界的主导不稳定平衡点（BCU）方法,求解暂态能量裕度对发电机有功和无功出力的解析灵敏度,再将暂态能量裕度约束直接加入最优潮流模型中,建立含多故障暂态能量裕度约束的最优潮流逐次线性规划模型。通过常规潮流计算、基于BCU法的暂态稳定及暂态能量裕度灵敏度计算、基于单纯形法的线性规划算法的交替求解,获得最优解。并对BCU方法和故障模式法进行了比较,在上述的交替求解过程中,故障模式法并不能保证能求出主导不稳定平衡点,但BCU方法能够给出可靠结果。新英格兰10机39节点系统的计算结果验证了所提方法的有效性。     

基于轨迹灵敏度的电力系统暂态稳定性定量评估

轨迹灵敏度是定量描述参数对动态系统行为影响的数学工具,蕴含了丰富的系统动态信息。分析了功角相对于故障切除时间的灵敏度与电力系统暂态稳定程度之间的关系,在惯性中心(COI)坐标系下,建立了定量评估发电机暂态稳定程度和全系统暂态稳定程度的指标体系。通过对单机无穷大(SMIB)系统和New England10机39节点系统的算例分析,结果验证了所提指标的单调性和有效性。将基于轨迹灵敏度的稳定评价指标与轨迹分析方法所提出的稳定指标相比较,结果表明评估电力系统暂态稳定性的指标仅需一次仿真计算即可准确评估发电机和全系统的暂态稳定性,无需建立能量函数、计算更为简捷,具有较好的应用价值。     

基于BCU法的多故障暂态稳定约束最优潮流计算

基于稳定域边界的主导不稳定平衡点(BCU)方法,求解暂态能量裕度对发电机有功和无功出力的解析灵敏度,再将暂态能量裕度约束直接加入最优潮流模型中,建立含多故障暂态能量裕度约束的最优潮流逐次线性规划模型.通过常规潮流计算、基于BCU法的暂态稳定及暂态能量裕度灵敏度计算、基于单纯形法的线性规划算法的交替求解,获得最优解.并对BCU方法和故障模式法进行了比较,在上述的交替求解过程中,故障模式法并不能保证能求出主导不稳定平衡点,但BCU方法能够给出可靠结果.新英格兰10机39节点系统的计算结果验证了所提方法的有效性.     

基于能量函数法的电网暂态稳定性分析

为将能量函数更好地应用于工程实践,提出了一种适用于暂态稳定分析的具有良好精度的动态实用模型。该模型通过区域等值构造2机等值系统后,利用转子加速度方程得到等效单机无穷大系统。基于此模型构造等效暂态能量函数,求解新的稳定平衡点后计算出临界能量。通过暂态能量与临界能量的比较以及稳定域2种方式可判断系统稳定性,并通过PSASP...     

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。     

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。     

基于支路势能法的电力系统暂态稳定性研究

电力需求紧张和大区间的电网互联,使得大扰动下电力系统的暂态稳定问题备受关注.暂态稳定分析目前最常用的方法仍是时域仿真法,而基于Lyapunov函数的能量函数法则为暂稳分析提供了新的途径.能量函数法是有效的暂态稳定性分析方法,由经典模型到结构保持模型、由全局能量函数到局部能量函数的改进使得该方法的精确性和实用性逐步增强.鉴此,对暂态稳定性分析的支路势能法在大系统上进行了研究和分析,提出了详细模型下的支路势能的表达式,并在UK20机100节点大系统上对其表征参数及多摆现象进行了验证.结果表明,支路势能法的稳定性指标能够准确地反映出系统的暂态稳定性水平,并具有良好的适应性.     

关于暂态稳定不确定性分析的评述

从随机变量、概率模型、概率算法以及特定场景下的暂态稳定评估等方面,回顾国内外对暂态稳定概率分析和风险分析的研究和现状,归纳各种分析方法的原理及优缺点,讨论减少计算量的技术,探讨暂态稳定性概率分析及风险分析的发展方向.指出在计算失稳概率时尽量采用灵敏度分析技术来代替抽样仿真,将大大减少计算量.提出用最优稳定控制的代价来反映经济损失,即用主动停电造成的损失代替系统失稳后不受控停电的损失,使风险值可以实际计算.     

暂态稳定性的定量分析—轨迹分析法

本文给出了一种以暂态能量函数为工具分析常规暂稳程序输出结果的方法。该方法可给出各发电机的稳定指标S_i和不稳定指标U_i,借此可有效地克服数值仿真法不能定量评价各发电机暂态稳定性的缺点,使对暂稳程序输出结果的分析定量化、计算机化。本文给出的指标优于Fouad等所提出的指标。     

基于有功功率小扰动分析的动态安全域求解

动态安全域(DSR)的暂态稳定边界可以近似表示为超平面,由此提出了一种DSR的快速求解方法.该方法分别对事故前系统的稳定运行点、事故中系统的故障轨迹和事故后系统的暂态稳定性进行有功功率的小扰动分析,然后依据整个暂态响应过程中状态变量的连续性,将不同阶段的分析结果联系起来,最终推导出了超平面形式的DSR解析表达式.应用暂态能量函数分析给出了注入空间上的实用动态安全判据,以此来量化暂态稳定性指标,从而实现对事故后系统的有功功率小扰动分析.该方法的有效性在New England 10机39节点系统上得到了验证.     

基于归一化能量函数的临界切除时间并行仿真算法

随着新能源的广泛接入和电力系统的发展,新一代问题面临更为严峻的挑战,评估和求取临界切除时间是分析的关键环节。基于归一化能量函数,利用最小归一化暂态动能曲线与临界切除时间的关系,提出一种并行计算临界切除时间的仿真算法,并且基于IEEE10机39节点系统和宁夏实际电网,对算法的有效性和速度进行了验证,说明算法能准确、快速稳定地计算临界切除时间。