基于小干扰稳定约束可用传输容量的计算

小的干扰能够引发电力系统发生低频机电振荡,因此小干扰稳定是限制电力传输容量的主要因素之一.文中提出了一种基于小干扰稳定约束改进二阶连续潮流可用传输容量的计算方法,通过特征值的灵敏度指标重新调度发电出力,以改善电力系统的小干扰稳定性;针对发电机或传输线达到极限是一个非线性的现象,提出改进的二阶连续潮流可传输容量的算法,利用一阶指标中的附加信息来克服其线性不好的弱点,并通过控制变量的灵敏度计算减少了二阶连续潮流的搜索范围.新英格兰10机39节点系统的计算结果表明了用该方法计算ATC的有效性和可行性.     

特征值灵敏度方法及其在电力系统小干扰稳定分析中的应用

随着电力系统的发展,特别是大区互联电网的出现和扩大,小干扰稳定性问题日益突出。为了满足小干扰稳定性分析的要求,介绍了3种特征值灵敏度——特征值对元件参数、传递函数和运行参数的灵敏度计算方法,并分析了其在电力系统小干扰稳定中的应用。这3种特征值灵敏度能够弥补现有分析方法的不足,有效地指导某些装置或系统的参数设计与选址,以及调整系统的运行方式,以改善小干扰稳定性,抑制低频振荡的发生。基于灵敏度的发电重新调度法,通过合理分配系统发电机出力,使事故下受小干扰稳定约束的电力传输最大化,是小干扰稳定问题的有效解决途径之一。因此在现有的小干扰稳定分析程序中增加特征值灵敏度的快速计算功能是十分必要和迫切的。     

大规模风力发电并网对系统小干扰稳定性的影响

以西北电网酒泉风电系统为算例,分析了不同风电机组类型、不同风电容量、不同并网位置对电力系统小干扰稳定性的影响。仿真结果表明：相比于恒速风力机模型和直驱式同步发电机模型,风电场采用双馈异步发电机模型并网对系统小干扰稳定性的影响较好;随着双馈并网有功出力的增加,系统小干扰稳定性减弱;选择合适的风电场位置可以为系统提供较好的阻尼。     

电力系统低频振荡的影响因素研究

介绍了低频振荡的原理和研究概况,然后利用电力系统分析综合程序PSASP进行系统的小干扰稳定计算,研究励磁系统、发电机电抗和不同干扰对低频振荡的影响.研究发现:高放大倍数快速励磁装置更易引起系统低频振荡;可适当增大系统发电机的电抗以抑制低频振荡,反之亦然;系统的小干扰稳定性与小干扰的类型和大小没有任何关系.     

微电网小干扰稳定概率分析

微电网是智能电网的重要组成部分,在对微电网进行小干扰稳定性研究时存在一些不确定因素,如某些分布式电源由于自然环境等影响出力变化,当地负荷的随机波动,线路参数变化等,因而在确定性的系统运行方式和运行参数下得到的小干扰稳定结果无法准确地反映实际的微电网小干扰稳定性。采用基于点估计的微电网小干扰稳定的概率分析方法来分析微电网在不确定因素下的小干扰稳定性,通过蒙特卡罗仿真的结果验证了该方法计算结果的准确性和计算量少的优点。确定性微电网小干扰分析方法仅能判断在某一特定运行工况下系统是否稳定,而基于点估计法的微电网小干扰稳定概率分析方法可以确定系统特征值的分布范围以判断失稳风险。若在某些运行工况下特征值实部为正值即系统不稳定或阻尼较弱时,则计算状态变量的模式参与因子,通过调整与失稳模式强相关的发电机组出力或控制器参数使在计及不确定因素时仍能保证微电网小干扰稳定性。通过一个含有风电场、燃料电池及同步发电机的微电网算例验证了基于点估计的微电网小干扰稳定概率分析方法的有效性。     

基于广义短路比的光伏多馈入系统容量优化方法

广义短路比可用于描述电力电子多馈入系统小干扰稳定性,基于此指标研究了光伏发电(或场)多点馈入电网的总容量一定时,各点接入容量优化分配的问题,使光伏多馈入系统的小干扰稳定裕度最大。首先,建立了光伏多馈入系统的小干扰稳定分析模型;其次,利用广义短路比关于各馈入点光伏接入容量的灵敏度,提出了光伏多馈入系统的并网点容量优化方法;最后,以光伏三馈入系统为例,验证所提容量优化方法的可行性和有效性。仿真结果表明,合理分配多点接入时光伏的并网容量,能够有效提高系统的广义短路比和小干扰稳定裕度。     

风机电力系统小干扰稳定域的研究

针对风机接入系统影响系统稳定性的问题,建立了同步机与风机并联后的系统模型,根据发电机三阶模型和异步发电机的五阶模型得到对应增广的雅克比矩阵,应用逐方向渐进搜索的算法搜索得到系统对应的小干扰稳定域.通过算例分析了发电机励磁放大倍数对系统小干扰稳定域的影响,得出的结论证明了电力系统小干扰稳定性分析法的有效性.     

分布式电源异步发电机对电压稳定性影响研究

利用时域仿真方法分析了含异步发电机的配电网小干扰电压稳定性,分析了异步发电机对配网电压稳定性影响,得出配电网发生电压失稳与异步发电机转子转速无限增大有关的结论。最后分析了异步发电机不同容量的补偿电容器对电压稳定极限点的影响。     

基于随机森林算法的电力系统小干扰稳定评估校正

区域电网的互联互通使电网结构日趋复杂，弱阻尼模式引发的低频振荡会影响系统安全稳定运行，对电力系统小干扰稳定带来了严峻挑战。针对常规小干扰稳定评估方法计算复杂度高、不能满足实时分析需求的问题，提出基于随机森林算法的小干扰稳定评估校正方法。首先，利用随机森林算法建立发电机有功、无功出力，负荷的有功、无功功率和支路功率等数据与最小阻尼比之间的映射模型，得到基于随机森林算法的小干扰稳定评估模型；然后，对发电机参数进行微小摄动，放入随机森林模型中算出最小阻尼比的变化，用数值分析法得到发电机阻尼比灵敏度；接着，建立系统弱阻尼状态下发电机阻尼比的优化模型，优化调整发电机有功出力；最后，在IEEE-9节点系统和某区域615节点系统中进行仿真验证。仿真结果表明，所提模型能够准确估算出系统运行的最小阻尼比和近似阻尼比灵敏度，将系统的最小阻尼比校正到0.03以上，消除弱阻尼状态，使系统恢复稳定运行。     

一种适合实际风电接入电力系统的小干扰概率稳定分析方法

风电出力的随机性导致风电接入电力系统运行点具有明显的不确定性,也使得确定性小干扰稳定分析方法难以全面分析含风电的电力系统小干扰稳定问题。为此,本文提出了一种实用化的风电接入电力系统小干扰概率稳定分析方法。以BPA为小扰动稳定分析核心程序,通过利用Matlab开发风电出力Monte Carlo采样程序、调用BPA接口程序和结果概率统计分析程序组成的闭环系统实现。用3机9节点系统进行了风电接入容量、接入点及不同的风电消纳方式对系统小干扰概率稳定的影响分析;然后对某省实际电力系统2020年风电规划情况进行了小干扰概率稳定分析,验证了所提方法的有效性和实用性。     

Steady-state Analysis of Voltage Source Converter (VSC) Connected to Weak AC System and Optimal Control Strategies

The power transfer limitation of voltage source converter (VSC) connected to weak AC system is restricted by three main elements: steady-state characteristic, small signal stability, and transient stability. In this paper, according to steady-state analysis, constraint condition and mathematical model of VSC system are established to figure out the appropriate operating point. A novel outer-loop control diagram is proposed. Meanwhile, a small signal model of VSC system is established. Based on participation factor analysis, the dynamic performance of phase-locked loop (PLL) have significant impacts on the system stability assessment. Therefore, an advanced PLL control appending damping factor is proposed. Simulations validated the following conclusions: 1) The optimal AC voltage of point of common coupling is associated with the equivalent AC system voltage, impedance, and the current limitation. The novel outer-loop controller can enhance the power transfer limitations. 2) The small signal stability of VSC can be enhanced by appending an alternative damping factor control on PLL. The advanced PLL has robustness which can endure a great active power disturbance in AC system. Simulations and calculations have been performed to validate the findings.     

采用广域测量信号的2级PSS控制策略

提出电力系统稳定器（PSS）的输入信号由本地测量信号和广域测量信号组成,从而构成2级PSS控制。本地测量信号采用本地发电机角频率,广域测量信号分别采用联络线功率和区间相对角频率。分析表明广域反馈具有相位稳定的特点,可以根据参与因子和传递函数留数选取广域测量信号,通过模式辨识进行2级PSS控制,抑制区间低频振荡。2区域电力系统上的仿真结果表明,2级PSS控制能有效抑制区间低频振荡,提高互联系统的传输容量,适用的频率范围广。     

Assessment and Enhancement of Small Signal Stability Considering Uncertainties

This paper proposes a probabilistic small signal stability assessment (PSSSA) methodology based on the application of Monte Carlo approach for iterative evaluation, via modal analysis of small signal stability (SSS). Operation states represented by random values of generation and demand are analyzed. A probabilistic instability risk index based on cumulative probability distribution function of damping ratios of oscillatory modes is calculated, as well as a power system stabilizer (PSS) devices location index based on eigenvectors and participation factors, which are considered random variables. Moreover, the impact of long-distance power flows on oscillatory modes (OM) and how the damping of OM depends on the orientation and magnitude of power flows is investigated. Further, an additional index concerns qualitatively the determination of transfer capability as affected by small signal stability. PSSSA is tested on a reduced order model of New England–New York's interconnected system considering uncertainties around three different system conditions separately: highly loaded, fairly loaded, and lowly loaded. The results highlight the main advantages of PSSSA over deterministic SSS studies such as instability risk assessment, small signal stability enhancement through adequate PSS location, and the proposal of possible restrictions for transfer capability in order to avoid poorly damped oscillations in the face of the diversity in power system operation.      

Decomposition-coordination strategy to improve power transfer capability of interconnected systems

The maximum power transfer across critical corridors or interfaces is limited by various system constraints such as thermal, voltage, and stability limits. In an open transmission access environment, these constraints would be deeply influenced by the interactions among the path flows in different control areas. In particular, small signal stability, commonly in the form of low frequency oscillations, is considered a crucial factor since it limits the power transfer capability of transmission paths in interconnected multi-area systems. Based on such considerations, the focal point of this paper will be a new approach to coordinating the path transfers across multiple control areas, giving exclusive attention to the small signal stability. The differential eigenvalue method is used to derive the damping ratio constraints for satisfying the small signal stability criteria which are linear inequality constraints expressed in terms of the control parameter. Using Bender’s decomposition, the proposed methodology is formulated as a master problem and a set of sub-problems, each associated with one area motivated by the improvement of the overall computational efficiency via parallel processing. The performance of the decomposition-coordination method is illustrated with a 68-bus system from which it might be deduced that inter-area transfer margin could be improved by reasonable rescheduling of the neighboring tie-line flows.     

基于电压源换流器的高压直流输电小信号动态建模及其阻尼控制器设计

基于电压源换流器(VSC)和脉宽调制(PWM)技术的新型高压直流输电(VSC-HVDC)，具有快速、灵活的有功功率和无功功率控制能力，能够改善系统的稳定性。文中建立了VSC-HVDC的小信号动态模型，该模型包括VSC与交流系统接口的线性化方程、VSC-HVDC内部直流系统动态过程的线性化方程以及控制系统线性化方程3个部分，具有一般性。以VSC的有功功率整定值为输入，VSC-HVDC并联交流输电线路的有功功率为输出，通过对系统频率响应的辨识，得到了两者间的开环传递函数。在此基础上，利用极点配置技术，设计了单输入单输出结构的VSC-HVDC附加阻尼控制器。对一VSC-HVDC/AC交直流并联输电系统特征根的分析及非线性仿真表明，配备该阻尼控制器的VSC- HVDC能有效地抑制系统低频振荡，增加系统阻尼。     

考虑谐波耦合特性的LCC-HVDC换流站小信号建模

谐波间的耦合作用关系着系统的动态稳定性能,为在对电网换相换流器高压直流输电(line commutated converter high voltage direct current,LCC-HVDC)系统数学建模时考虑该动态耦合过程,提出了基于12脉波换流器的开关函数理论与指数傅里叶级数相结合的LCC-HVDC小信号谐波状态空间(harmonic state space,HSS)建模方法。该建模方法不仅考虑了谐波的相互耦合作用,具有较高建模精度,同时也揭示了换流站处于不同运行模式下,交/直流侧谐波通过换流站传递到直/交流侧的动态耦合机理。最后,通过PSCAD电磁暂态仿真结果与小信号模型计算结果的对比,验证了文中提出的LCC-HVDC系统小信号HSS模型的有效性及内部谐波动态分析的正确性。该研究结果还为系统稳定性评估与参数优化奠定基础。     

基于功率增长优化模式的交直流电网可用输电能力计算

针对交直流混合电网输电能力计算这一问题,建立包含多端直流系统的交直流电网可用输电能力（available transfer capability,ATC）的计算模型,提出一种主从迭代连续潮流算法,针对常规连续潮流算法中节点功率的恒功率因数增长模式,提出采用模态分析技术从考虑静态电压稳定的角度,找出一种对特定区域间ATC影响最大的负荷增长方式;发电机出力调整采用经济调度模式,实现了考虑静态电压稳定约束、兼顾安全性与经济性的ATC计算。将直流系统灵活的控制及调整策略以安全合理性原则融入迭代过程中。改进的IEEE30节点系统算例表明：所采用的节点注入功率优化模式及主从迭代连续潮流法能计算交直流电网的考虑静态电压稳定约束的安全经济的ATC,还能指出对系统ATC影响大的关键节点。     

适合电力系统机电模式分析的双馈风电场等值

在小扰动稳定意义下,该文提出电力系统与双馈风电场交互作用的边界信号是并网母线频率.以并网点频率为输入,以双馈机组功率为输出的传递函数可以作为风电场动态子系统的数学模型.在研究电力系统机电振荡时,风电场动态子系统可进一步简化为一个复增益环节.因此,风电场等值模型可由一个恒功率源和一个受控功率源组合形成,该模型适用于主导机...     

基于同步相量测量单元的直流附加控制器研究

利用直流系统的快速响应特性，可以在不增加附加设备的条件下有效地抑制交直流系统的低频振荡。基于全球定位系统(GPS)的同步相量测量单元(Phasor Measurement Unit，PMU)能够测量母线电压相量，尤其是电压的相角。该文利用PMU可改进控制提出了一种基于PMU的直流附加控制器，该控制器以不同区域电压相角差作为输入信号，能有效地反映区域间的低频振荡信息，同时研究了通信延迟对系统阻尼的影响，并考察了控制器的鲁棒性。以一个四机两区域系统作为测试系统，利用仿真软件PSS／E对系统进行小信号稳定和时域仿真分析，分析结果表明该直流附加控制器在系统较大的运行范围内提高了系统阻尼和系统区域联络线的传输能力，有效地抑制系统低频振荡，并且具有较好的鲁棒性，在故障情况下也能较好地发挥作用。     

弱电网下基于锁相控制并网变换器小扰动同步稳定分析

该文对弱电网下基于锁相控制并网变换器的小扰动同步稳定问题进行研究。首先,以机理化揭示并网变换器同步特性为目标,通过将其和传统同步机的同步动态进行类比等效,建立适用于并网变换器同步稳定分析的类Heffron-Phillips动力学模型。进而借鉴传统电力系统低频振荡分析思路,采用复转矩系统法分析思想,将锁相环主导的同步振荡模式阻尼分为两部分:锁相环自身固有阻尼分量和弱电网下复杂控制耦合引入的附加阻尼分量,进而从阻尼特性的角度揭示弱电网下并网变换器同步稳定机理,并从影响固有或附加阻尼分量的角度,研究电网阻抗、控制器参数等因素对小扰动同步稳定性的影响。该文研究结果清晰揭示了弱电网下并网变换器同步失稳机理,并为后续同步稳定控制指明了思路。