基于PSASP和MATLAB联合仿真的PSS参数整定研究

现代电力系统的发展日趋复杂且运行方式多变,多机系统下存在阻尼耦合现象,采用传统的PSS参数整定方法可能导致某些低频振荡阻尼恶化,且多机多运行方式下参数整定耗时较长,难以满足工程实际应用要求。针对上述问题,分析了PSASP与MATLAB软件各自的适用范围,提出了基于PSASP7.31和MATLAB联合仿真的PSS参数整定方法。针对现有使用广泛的仿真软件PSASP7.31的结构和小干扰稳定计算过程,开发了调用PSASP7.31小干扰稳定计算模块数据的MATLAB接口程序,实现了2个程序的自动联合仿真。通过8机36节点系统和河北南网进行了多运行方式下的PSS参数整定计算和方案校验,验证了MATLAB与PSASP7.31接口应用实现多运行方式和多机协调PSS参数整定方法针对实际复杂电网的有效性和快速性,能够满足工程实际应用要求,为现代大电网的PSS参数整定工程应用提供了新的手段。     

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。     

基于希尔伯特–黄变换的电力系统小干扰稳定分析方法

采用特征值求解分析系统小干扰稳定时存在不足:全部特征值的求解在大规模电力系统中会出现"维数灾";分析大规模系统的部分特征值求解方法可能遗漏某些重要的模态。为此,提出一种基于时域特性曲线分析的电力系统小干扰稳定分析方法。该方法基于矩阵指数函数的计算,获得表征系统小干扰稳定性的时频特性曲线,通过希尔伯特–黄变换(Hilbert-Huang Transform,HHT)方法分析该时频特性曲线获取系统的模态参数,进行小干扰稳定分析。最后,通过WSCC 3机9节点系统算例验证了该方法的有效性。     

基于指数变换的电力系统不稳定特征值计算方法

判断电力系统小干扰稳定性的前提是不遗漏地计算全部不稳定特征值。文中提出一种基于指数变换的双层Arnoldi算法用以求解电力系统的全部不稳定特征值。该方法首先采用指数变换将系统的所有不稳定特征值映射成为主导特征值。其次，采用外层的隐式重启动Arnoldi算法求解谱变换后的所有主导特征值，逆变换之后便可以得到所有不稳定特征值。然后，结合加速收敛技术，采用内层Arnoldi算法求解指数矩阵与向量的乘积。最后，Xing6u和NF2016两个实际电力系统的计算结果表明，所提方法可以快速且精确地计算电力系统的所有不稳定特征值。     

应用设计模式开发小干扰稳定性分析软件包

该文从软件工程的角度介绍了可用于大型互联电力系统的小干扰稳定分析软件包的开发思想，由于基于QR算法的小干扰稳定分析软件对计算规模的限制，开发新的适合大规模电力系统的，可详细建模和变换不同特征根算法的软件包是电力系统计算软件发展的必然。基于面向对象－设计模式的概念对本质结构进行分析，找到软件系统中的凝聚点－热点与设计模式中的模板－挂钩的对应性，从而在软件编制中顺利地应用了设计模式的通用原则，使所开发的软件包可随意变换多种不同的算法，其适应性较好。此外，从改进元件联结法（CCM）所建立的电力系统小干扰对象模型中抽象得到“多类型对象连接图”的设计模式，并进行了定义。使用该定义便于对不同详细程序的模型进行调用，而且分层递阶关系清楚。     

实用的可视化电力系统软件的开发与应用

随着电力系统规模的不断扩大．运用手算方法解决电力系统计算已不可能。传统的编程技术大多是基于文本操作界面的，其计算复杂且结果不直观。为此利用MATLAB与Visual C 计算机技术开发了电力系统的可视化软件。它包括电力系统短路电流计算、潮流计算、稳定分析计算等电力系统常用的13个程序．具有较强的交互性、可视性和可开发性．具有强大的矩阵处理功能和绘图功能。此软件已应用于高等院校的教学中．通过计算机软件对电力系统的模拟，加深了学生对课程内容的理解．提高了学生的计算机应用能力．是有效的计算机辅助教学手段。此软件也可用于电力系统相关部门、在职人员培训及科研人员科技开发工作中。     

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。     

安康水电厂PSS投运对改善系统阻尼特性的研究

小干扰稳定计算结果表明安康水电厂机组对西北电网西电东送方式下的弱阻尼影响为最大。因此,在安康水电厂3号机励磁系统实测参数的基础上,配置整定了电力系统稳定器（PSS）各环节参数,并用MATLAB对其相位补偿环节进行仿真验证。小干扰稳定计算和时域仿真计算表明投运PSS对改善系统阻尼特性有显著作用,并通过本机试验验证了PSS对增强本机振荡模式及区域振荡模式阻尼的有效性。     

联网燃气轮机的动态特性分析

介绍了燃气轮机发电机组及其励磁系统和调速系统的数学模型,并在MATLAB中建立了燃气轮机励磁系统的仿真模型,对其动态特性进行了仿真计算.利用电力系统分析综合程序(PSASP 6.1版)建立了燃气轮机励磁系统及调速系统的用户自定义模型,并结合典型配电网,对并网后的燃气轮机进行了暂态分析和小干扰稳定分析计算,分析了励磁系统及调速系统的有关参数对燃气轮机动态特性的影响,为研究分布式电源对电力系统暂态特性的影响奠定了基础.     

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.     

派克方程在电力系统计算中的应用

本文介绍派克方程基本形式在复杂电力暂态稳定计算、动态仿真和小信号稳定性研究中应用的经验。文中讨论了模型和算法，所开发的程序都是在电力系统运行、设计和规划中使用过，取得了良好的效果。     

重庆直流受端电网低频振荡阻尼分析及对策

为解决重庆电网的稳定性问题,以2015年和2017年规划数据为依据,利用中国电力科学研究院电力系统所消化吸收美国邦纳维尔电力局开发的潮流和稳定程序(PSD-BPA)以及其包含的小干扰分析软件包(PSD-SSAP)进行了小干扰稳定计算。研究了重庆地区接入特高压直流后,重庆电网系统小扰动时的低频振荡阻尼特性,电力系统稳定器(PSS)和直流附加控制(DCM)对系统阻尼特性的影响,以及两者之间的协调配合策略。对DCM进行了时域仿真的校核,研究结果表明,在小干扰情况下,重庆电网的阻尼较大,能够抑制低频振荡的发生。     

电力系统实时低频振荡分析及最优校正软件

随着现代电力的区域互联,电力系统的低频振荡分析也越来越重要。为实现系统实时状态下的低频振荡分析与控制,基于现代内点理论设计了一套满足电力系统小干扰稳定要求的电力系统实时低频振荡分析和最优校正控制软件。其通过解析电网的实时运行数据和形成电网机组参数数据文件,进行潮流计算和小干扰稳定计算校验,在不满足小干扰稳定的运行方式下对系统进行最优校正控制,优化全网的机组出力、PV节点电压等,提出优化策略,以确保电网安全稳定可靠运行。测试系统验证了该软件能准确快速地判断出系统的稳定性及给出相应的满足小干扰稳定运行的优化配置策略,取得了很好的效果。     

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。     

基于小干扰分析的电力系统电压稳定研究

介绍小干扰分析电力系统电压稳定的基本原理和电力系统静态电压崩溃极限点的概念;其次,介绍了考虑SVC的小干扰电压稳定分析的数学模型及其方法;最后,基于上述模型和方法对IEEE3机9节点和2机四节点进行算例分析,在具体分析时对比了不含SVC和含SVC的系统的小干扰电压稳定性,验证了SVC对静态电压稳定的作用;对比分析了系统正常运行状态下和在静态电压临界点的小干扰稳定情况;通过计算系统各个模态的参与因子,得到了对系统小干扰稳定性有重要作用的状态变量;通过计算各节点电压失稳系数,得到系统的小干扰电压稳定的薄弱节点。上述研究验证了SVC对提高电压稳定具有重要作用,参与因子和失稳系数能为确定电压稳定的薄弱环节提供一定的判断依据。     

基于GPU的分块约化算法在小干扰稳定分析中的应用

为了提高电力系统小干扰稳定全部特征值分析的计算速度,研究了QR算法中上Hessenberg约化算法的并行化方法。以分块的方式将约化算法中的浮点运算整合为高阶的基础线性代数子程序(BLAS)运算,实现了分块约化算法在中央处理器(CPU)/图形处理器(GPU)混合架构下的并行,并应用到大规模电力系统的小干扰稳定全部特征值分析中。仿真结果表明,相比于多核CPU并行,基于GPU的分块上Hessenberg约化算法取得了高达5倍的加速效果。包含所提方法的全部特征值分析的整体计算速度获得了显著的提升,提高了QR算法对于大规模电力系统仿真分析的适用性。     

包含风电场电力系统的小干扰稳定分析建模和仿真

为了研究风电场和电力系统相互作用的稳定性,提出一种用于小干扰稳定分析的风力发电机组的数学模型.应用该建模方法对风电场接入无穷大系统和接入三机系统的两种情况进行了计算,研究了风电场接入系统后影响系统小干扰稳定性的因素.算例分析表明,与风电机强相关的振荡模式有着很好的阻尼;与电力系统相连时,风电场对与大系统中其它同步发电机强相关的振荡模式影响很小.该建模方法为包含风电场电力系统的小干扰稳定分析提供了理论依据和实用工具.     

基于自激法的小干扰稳定特征值的分布式算法

由于中国电力系统的运行和管理具有分层分区的特点,传统的集中式的小干扰稳定分析方法很难满足在线计算的要求.文中基于带边界分区的互联电网切分方法,从传统的电力系统小干扰稳定分析的自激法出发,提出了小干扰稳定特征值的分布式算法.算法在计算过程中只需要各区域传递边界节点状态量等少量数据,适用于电力系统的分布式环境,具有较好的实用性.对IEEE 39节点系统的验算结果证明了算法的合理性和有效性.     

电科院交直流电力系统综合计算程序的推广应用

电科院开发的电力系统综合计算程序,经过十多年的实际应用和不断更新,已经发展成为功能广泛、使用方便、适应我国电网特点的能分析计算交直流混合电力系统各类复杂问题的计算程序。交直流电力系统综合计算程序的新版本功能齐全,可以完成电力系统规划、设计、运行各方面提出的多种计算任务,如:交直流混合电力系统的潮流计算,多重复杂故障短路电流计算,输电线的工频过电压和潜供电流计算,复故障暂态稳定和动态稳定计算,实用判据静稳定计算,发电机失磁异步运行计算等,在计算中可以考虑无功静止补偿器、新型励磁调节器和电力系统稳定器(PSS)等的作用以及冲击负荷对系统的影响等。     

多运行方式下含风电场电力系统的小干扰概率稳定性研究

为了考虑系统的多运行方式,采用概率方法对风电场接入对系统小干扰稳定性的影响进行研究。首先采用插入式建模技术(plug-in modeling technique,PMT)建立适合小干扰稳定分析的完整的双馈感应风力发电机组(doubly-fed induction generator,DFIG)线性化模型;然后进行概率潮流计算,得到系统状态变量的概率描述,形成系统状态矩阵;最后应用概率特征根方法对系统进行求解分析,得到系统小干扰概率稳定性。以2个系统为例对风电场接入后的电力系统小干扰概率稳定性进行仿真分析,结果表明：风电场的加入使机电振荡模态特征值实部的概率分布变得相对分散;系统本地振荡模态稳定概率大幅下降,区间振荡模态稳定概率略有上升;通过加装电力系统稳定器(power system stabilizer,PSS),可提高系统小干扰概率稳定性。