电网对称故障下虚拟同步机暂态稳定性分析

当电力系统遭受大干扰时,虚拟同步发电机(VSG)会与传统同步发电机一样发生暂态功角失稳现象,威胁系统稳定性。另外,电力电子器件的饱和非线性等电力电子化特征导致传统电力系统暂态稳定性的分析方法不再适用。通过以单机无穷大母线连接方式下电网发生对称短路故障为例,在借鉴传统交流电力系统分析方法的基础上提出了一种适用于电力电子化电力系统的暂态稳定性分析方法,分析了计及VSG饱和特性的暂态功角稳定性,并在此基础上提出了提高系统暂态稳定性的相应措施。最后,基于Matlab/Simulink仿真验证了结论。     

电力电子化电力系统暂态稳定分析新框架：基于耦合因子的非线性解耦方法

不同于以同步机为主导的传统电力系统,电力电子化电力系统的惯性较低。当受到扰动时系统的状态变量极易发生较大范围的变化,使得系统面临着严重的暂态稳定性问题。然而,长期以来,对于电力电子化电力系统的暂态稳定性缺乏有效的分析工具。针对此问题,提出基于耦合因子的非线性解耦方法来进行暂态稳定分析。所提基于耦合因子的非线性解耦方法充分借鉴解耦思路,将原高阶非线性系统近似地转化为一系列解耦的一阶二次和二阶二次子系统。在解耦空间中,针对这些低阶二次非线性子系统,可以利用现有的分析工具对其进行详细地暂态稳定分析,从而可以间接地反映原系统的暂态稳定性。为有效指导非线性解耦,相应地提出耦合因子的概念,用以评价系统状态变量之间的耦合程度,便于最终确立解耦空间中的系统结构。基于耦合因子的非线性解耦方法普适性广,对所研究的电力电子化电力系统结构无特殊要求,以期成为一种新的暂态稳定分析框架。最后,通过一个直流微电网算例,对所提基于耦合因子的非线性解耦方法的有效性进行验证。     

电力电子并网装备多尺度切换控制与电力电子化电力系统多尺度暂态问题

构建基于电力电子变换技术的高效可持续电力系统是实现我国一次能源结构清洁化转型的重要支撑。该形势下,电力系统发电、输配电、用电等各个环节的关键装备正由以同步发电机为代表的传统电磁变换装备向电力电子变换装备的规模化替代,深刻地影响着电力系统的暂态行为。近年来,国内外电网连续出现不明机理的暂态事故,严重威胁了电力系统安全稳定运行。该文从节点装备暂态特性与电力系统暂态过程特征的一般关系出发,归纳普遍存在于电力电子变换装备的暂态控制保护架构,总结对电力电子变换装备暂态特性以及电力电子化电力系统暂态过程特征的基本认识,凝练电力电子化电力系统多尺度非线性暂态问题分析的基本挑战与初步研究思路。     

考虑多控制环耦合的并网逆变器非线性建模及仿真分析

随着新能源发电技术的快速发展和电力电子化设备的规模化应用,电力电子化已成为新型电力系统的重要发展趋势。并网逆变器作为新能源接入电网的重要接口,其暂态稳定性对电力系统的稳定可靠运行尤为重要。并网逆变器具有多控制环耦合与强非线性的特征,因此建立其非线性数学模型是分析其暂态稳定性的重要基础。然而,已有的研究大多是基于小信号建模或只考虑单一控制环节的简化非线性建模,不能完全表征并网逆变器在大扰动条件下的暂态响应。因此,充分考虑并网逆变器多控制环耦合特性,建立其全阶非线性暂态模型,包含功率下垂控制环、锁相环,电压电流双闭环控制。为了便于模型应用,采用奇异摄动法推导了非线性降阶模型。利用Matlab/Simulink时域仿真和RT-Lab实时仿真,验证了全阶模型和降阶模型在小扰动和大扰动下的准确性。在非线性降阶模型的基础上进行线性化,并利用小信号方法分析了系统参数对稳定性的影响。所建立的并网逆变器非线性暂态模型具有较高的模型精度和实用性,可为电力电子化电力系统的暂态稳定性分析提供数学模型基础。     

支路势能法在电力系统暂态稳定分析中的应用

支路势能法是建立于结构保持的多机电力系统模型的电力系统暂态稳定性分析方法,可用于分析故障后电力系统的稳定性以及脆弱的输电瓶颈和系统失稳模式的判别。在多机电力系统中的应用表明该方法在电力系统暂态稳定性分析的有效性。     

舰船电力系统暂态稳定性仿真分析

通过分析舰船电力系统暂态稳定性的特点,并结合陆地电力系统暂态稳定性分析的理论,提出了适用于舰船电力系统暂态稳定性分析的发电机六阶数学模型、电动机二阶动态模型和恒功率静态模型相结合的综合负荷模型,以及具体的分析步骤.在舰船电力系统暂态稳定性分析中采用了适用于舰船电力系统暂态稳定的判据,并同时考虑了原动机、调速器和励磁器的...     

电力系统暂态稳定性评估综述

电力系统因稳定性破坏导致的停电事故频发,暴露出电力系统运行中的暂态稳定评估方面仍存在技术瓶颈;因此,必须把准确而快速地进行暂态稳定性评估放在重要位置。分别介绍了近年来国内外基于模型分析、基于数据分析和基于概率化分析3个方面的暂态稳定性评估方法研究现状;并展望了未来电力系统暂态稳定性评估领域潜在的研究点。以期为电力系统稳定性分析与控制的学者和工程师们提供有益的参考。     

发电机和负荷模型对暂态稳定性分析的影响

针对发电机和负荷的数学模型,然后以一个3台发电机7个节点系统图为例,应用电力系统分析综合程序进行仿真,分析不同的发电机模型和负荷模型对电力系统暂态稳定性分析的影响,得出采用不同的元件模型,对电力系统暂态稳定性计算的影响是不同的。     

电力系统稳定性分析与控制实时仿真决策系统

电力系统稳定性分析与控制实时仿真决策系统是我国电力大系统灾变防治和经济运行的重大科学问题研究中的一个重要子课题。文中提出了该系统的基本设计原则和体系结构,分析了建立该系统过程中须研究和解决的有关技术问题,如信息的提取、传输与处理,数学模型和专家系统的建立,稳定性理论与非线性控制理论的应用等。     

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.     

基于稳定域边界二阶逼近的暂态电压稳定分析

电力系统中暂态电压失稳事故时有发生从而引起电力界广泛关注。目前的暂态电压稳定分析方法尚存在不足之处。本文基于非线性动力学的半张量积方法研究电力系统暂态电压稳定问题,以期在电力系统发生大扰动后快速判断故障后系统的电压稳定性,从而有利于及时采取控制措施避免系统崩溃。论文首先建立了暂态电压稳定分析的系统综合模型,主要包括对暂态电压失稳至关重要的发电机、励磁、感应电动机和输电网四个子系统。在此基础上,提出了基于稳定域边界二阶逼近的暂态电压稳定判据;在一个简单系统进行的实例分析表明所提出的暂态电压失稳判据具有速度快、准确度高及易于计算机实现的特点,具有较高的工程实用性,可望有效判断故障后系统的暂态电压稳定性。     

陕西电网电压稳定性研究

简要介绍了小干扰电压稳定和暂态电压稳定的分析方法,利用电力系统分析综合程序(WP- SASP6．1)和电力系统暂态安全定量分析软件(FASTEST1．0)对陕西电网分别进行了小干扰电压稳定性分析和暂态电压稳定性分析,两种方法得到的计算结论基本一致。通过计算,发现了陕西电网在电压稳定方面存在的一些问题和系统的薄弱环节,并提出了相应的电压稳定控制措施。     

陕西电网电压稳定性研究

简要介绍了小干扰电压稳定和暂态电压稳定的分析方法,利用电力系统分析综合程序(WPSASP6.1)和电力系统暂态安全定量分析软件(FASTEST1.0)对陕西电网分别进行了小干扰电压稳定性分析和暂态电压稳定性分析,两种方法得到的计算结论基本一致.通过计算,发现了陕西电网在电压稳定方面存在的一些问题和系统的薄弱环节,并提出了相应的电压稳定控制措施.     

电力电子化电力系统多时间尺度建模与算法相关性研究进展

电力电子化电力系统的多时间尺度分析,与传统的单一时间尺度研究有根本的不同,不仅要建立多时间尺度模型,且建模过程必须要考虑计算方法,即模型和算法不能单独存在,这样才能准确描述电力电子化电力系统的多时间尺度特性.文中基于多时间尺度分析理念,综述电力电子化电力系统多时间尺度建模与算法相关性研究现状.为此,首先分析现有多时间尺度算法及其适用范围;进而基于相同数学形式模型可以采用相同算法计算的准则,将电力电子化电力系统划分为元器件机理、切换系统、电磁暂态、机电暂态4个时间尺度.然后,通过不同时间尺度模型之间的相关性,探讨多时间尺度模型的性质,阐明多时间尺度模型与算法的相互制约关系.最后,提出电力电子化电力系统多时间尺度建模与算法待解决的问题及研究展望.     

构网型变流器稳定性研究综述EI北大核心CSCD

相比目前常用的跟网型变流器,构网型变流器具有同步电压源特性,可以有效提升电力电子化的新型电力系统的稳定性,因而近年来受到了广泛的关注。为了给构网型变流器大规模工程应用提供理论基础支撑,需要在不同电网强度,不同电网扰动形式下对构网型变流器进行完整的稳定性分析。该文拟从稳态工作点的存在性,小信号稳定和大信号稳定3个层面,对现有构网型变流器稳定性分析成果进行系统的梳理和总结。在此基础上进一步归纳提升构网型变流器稳定性的控制方法。最后,总结数个关于构网型变流器稳定性分析和控制的研究方向,为进一步深入研究提供参考。     

人工智能在电力系统暂态问题中的应用综述

现代智能电网出现了电力电子化、信息物理融合和大电网复杂互联等新特征,从而对电力系统暂态问题的分析与控制方法产生了极大影响。人工智能(artificialintelligence,AI)在解决数据问题中的优势与暂态问题特点匹配程度高。该文从信息、机理、仿真、分析和控制等角度分析了电力系统暂态问题出现的新特点,归纳总结了现有将AI用于分析电力系统暂态问题时的研究成果,指出了研究中仍需解决的问题,探讨了在数据获取、特征提取和算法应用等方面的若干改进思路,并对AI应用于暂态稳定问题的研究现状进行总结。     

多机电力系统暂态稳定变结构控制

本文将变结构控制系统理论引入大规模电力系统暂态稳定控制,研究了大规模电力系统暂态稳定的变结构控制系统的滑动运动,构造了变结构控制函数和开关函数,提出并证明了大规模电力系统暂态稳定变结构控制系统滑动运动的存在性和稳定性定理,及系统的渐近稳定性定理。在理论研究的基础上,进行了考虑发电机调速系统和不考虑调速系统两种情况的模拟计算,并均得到了较好的结果。     

含高渗透率分布式电源的独立微网的稳定性研究综述

含高渗透率分布式电源的独立型微网受自然环境条件和经济性的约束比较大,运行中缺乏大电网的支撑,同时换流器等电力电子设备的大量使用都将导致其稳定性问题相较于传统电网具有新的特征,也因此成为了研究的关键。总结归纳了微网稳定性的特点,指出将传统电力系统稳定性定义应用于微网时存在的问题,并给出含高渗透率DGs独立微网的稳定性定义和稳定性分类;分别从小信号稳定性、暂态稳定性和电压稳定性3个方面梳理评述了微网稳定性的分析方法;讨论了保障微网小信号稳定的控制方法和提高微网暂态稳定性的技术措施;最后总结展望了含高渗透率分布式电源的独立微网稳定性尚需进一步深入研究的关键问题。     

电力系统微分代数方程模型的暂态电压稳定性分析

电力系统中暂态电压失稳事故时有发生,从而引起电力界的广泛关注。目前的暂态电压稳定分析方法尚存在不足之处。基于时域仿真法、能量函数法和奇异诱导分岔理论研究电力系统暂态电压稳定问题,以期在电力系统发生大扰动后快速判断故障后系统的暂态电压稳定性,从而有利于及时采取控制措施避免系统电压崩溃。首先探讨电力系统微分代数方程(differential-algebra equation,DAE)模型及其奇异性,分析暂态电压稳定分析的保留结构模型的能量函数法,在此基础上采用奇异诱导分岔判断暂态电压失稳,以一个简单系统分析静态负荷模型及感应电动机模型对系统暂态电压稳定性的影响。     

考虑发电机励磁控制的电力系统暂态稳定分析

当考虑发电机励磁控制时,提出了一种新的电力系统暂态能量函数作为哈密顿函数,并提出将具有发电机励磁控制的电力系统动态表示成一类标准的哈密顿系统方程。在此基础上,提出了可考虑发电机励磁控制的电力系统暂态稳定性分析的李雅普诺夫函数。