交直流电力系统多时间尺度全过程仿真和建模研究新进展

综述了以电力系统分析软件为基础的交直流电力系统多时间尺度全过程仿真和建模研究的新成果。在仿真方面的新成果有电力系统机电暂态-电磁暂态混合仿真、机电暂态-中长期动态全过程仿真、大规模电力系统小扰动稳定性计算、短路电流计算、静态电压稳定计算、最优潮流计算等;在建模方面的新成果有发电厂电力系统模型、发电机励磁和调速系统新模型、风力发电、直流输电系统模型、FACTS装置模型、负荷模型、保护与控制系统模型等。这些研究成果丰富和完善了交直流电力系统仿真能力,进一步提高了我国电力系统仿真与建模的技术水平。     

自并励静止励磁系统精细建模及仿真

用于电力系统暂态稳定研究的励磁系统传递函数模型简化了功率单元和励磁电源,无法满足准确分析暂态稳定问题和励磁装置特性的需求。考虑功率单元和励磁电源以及励磁装置灭磁特性,提出更为完善的自并励静止励磁系统精细模型,在PSCAD/EMTDC中建立电磁暂态仿真模型,分析机端故障对电力系统暂态稳定以及励磁装置特性的影响。仿真结果表明,在发生近机端较严重的接地故障时,采用自并励静止励磁系统精细模型对电力系统暂态稳定以及励磁装置特性进行分析是十分必要的。     

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。     

基于PSO算法的IEEEAC５A励磁系统对电力 系统电压稳定性的影响

励磁系统作为调节系统电压并控制无功功率分配的重要元件,其特性对电力系统的电压稳定有着重要的影响。在IEEEAC5A励磁系统模型基础上设计了PID控制器,并采用PSO算法整定PID控制器的参数,以改善励磁系统的调节特性。基于电力系统全数字实时仿真装置中的电磁暂态仿真程序ETSDAC对励磁系统进行自定义建模,从电压角度分析PID控制器的引入对系统稳定性的影响。     

二轴励磁同步发电机非线性最优励磁控制

研究了二轴励磁同步发动机的非线性最优励磁控制。考虑系统非线性特性推导出非线性成励磁控制规律,并与单轴及二轴励磁同步发电机线必成励磁控制进行了比较。仿真结果表明,本文提出的控制方案大大地改善了电力系统静态及暂态稳定性。     

强励对交直流混合输电系统暂态稳定裕度的影响

励磁控制系统的强励功能能够在电力系统发生扰动后的短时间内,提供大量的无功功率,迅速恢复电压水平,提高系统的稳定性。电压调节器参数设置直接影响励磁机的强励效果和系统的暂态稳定性。针对2010年南方电网交直流混合输电系统,研究了励磁控制系统电压调节器的最大输出和调压器增益对电力系统暂态稳定裕度的影响。仿真结果表明,当电压调节器的输出电压为最大值时,系统电压暂态稳定裕度没有达到最大;当系统的功角暂态稳定裕度达到最大时,系统电压安全裕度也没有达到最大。     

励磁系统关键参数对发电机组暂态特性的影响研究

发电机励磁控制系统对电力系统的静态稳定、动态稳定和暂态稳定特性都有显著影响,在电力系统稳定计算中采用正确的励磁系统模型和参数对稳定计算结果至关重要。励磁系统参数众多,包括励磁机时间常数、励磁系统总的静态增益、PID环节时间常数、发电机励磁绕组定子开路时间常数等。本文以湖北省某三机励磁系统为例,分析了以上参数对发电机组暂态特性的影响,可为存在类似情况的励磁系统模型参数校核和参数优化提供参考。     

同步发电机励磁与调速器综合最优控制

本文在考虑发电机最优励磁控制的基础上,进一步加入调速器控制,构成励磁与凋速器的综合最优控制。并对系统的非线性特性构成的发电机非线性励磁与调速器综合最优控制,作了深入的研究,本文提出的控制方案调节灵敏,控制电压精度高,动态特性好,有效地改善了电力系统的静态及暂态稳定性     

规模化光伏电站与电网暂态交互影响定量分析

在电力系统暂态安全定量分析软件平台FASTEST（Fast Analysis of Stability using the Extended equal area criterion and Simulation Technologies）上以研究规模化光伏电站接入系统后的稳定性分析为目的,建立了一个完整而且适合系统安全稳定分析的并网光伏电站机电暂态模型。基于FASTEST特有的暂态稳定量化分析功能,对并网光伏电站被浮云遮挡和系统侧发生扰动这2种典型情况进行仿真分析,从对系统暂态功角稳定性、暂态电压稳定性和暂态频率稳定性的影响的角度,探讨光伏电站与常规电源在影响电网运行特性方面的区别。结果表明,光伏电站并网后对系统暂态频率稳定性影响最为严重,相比较于带有励磁和调速系统的同步发电机,光伏电站在网侧故障时的暂态响应特性更为剧烈。     

多机电力系统H∞滑模分散鲁棒励磁控制器设计

针对电力系统鲁棒励磁控制模型的非线性和不确定性等特点,提出了一种应用于多机电力系统的抑制不完全满足匹配条件干扰的分散鲁棒励磁控制律。首先通过反馈线性化技术预设反馈控制律将多机系统分散解耦,且控制律中均为本地可测量量,并对解耦后的系统设计了H∞滑模励磁控制器(HSMEC)。最后根据实际电力系统对暂态稳定和静态稳定的要求,结合HSMEC和线性最优励磁控制(LOEC)的优点,设计了HSMEC LOEC综合励磁控制器。仿真结果表明,所设计的控制器能够快速有效地稳定电力系统,且具有良好的动态性能。     

电力系统电压调节器对浙江电网电压稳定性的影响

在介绍电力系统电压调节器（PSVR）控制原理的基础上,先采用连续潮流法定量地分析PSVR对浙汀电网静态电压稳定性的改善情况．再分别采用负荷突增法和轨迹灵敏度分析法定量地分析PSVR对浙江电网暂态电压稳定性的改善情况。计算结果表明,无论是从系统静态电压稳定还是暂态电压稳定的角度,电力系统电爪调节器均有利于系统电压稳定。     

风-蓄混合孤立发电系统的运行控制

在风电孤立发电系统中接入储能设备,可抑制风能波动和负荷扰动对系统稳定性的影响.在此深入研究了风-蓄混合孤立发电系统的运行控制,包括双馈风力发电机组的最大功率跟踪控制、双馈风机的定子磁链定向有功、无功功率解耦矢量控制及功率调节器有功、无功功率控制.搭建了风-蓄混合孤立发电实验系统,实验结果证明,将了储能设备接入风电孤立发...     

计及感应电动机负荷的静态电压稳定性分析

该文建立计及感应电动机机电暂态过程的单负荷无穷大系统的小干扰电压稳定分析数学模型，分析了感应电动机负荷参数变化对小干扰电压稳定性的影响。以简单系统为例，说明了基于潮流模型的静态电压稳定指标的共同物理本质，文中通过不同感应电动机负荷参数的小干扰稳定分析和时域仿真，对基于潮流模型的静态电压稳定指标进行了准确性分析。分析结果表明：以前基于潮流模型的静态电压稳定指标忽略了电力系统的动态负荷因素，其指标认为是电压稳定的系统却可能发生电压失稳，因此，基于潮流模型的静态电压稳定指标是不准确的。该文提出的小干扰电压稳定分析数学模型是电压稳定的一种简化分析，在实时等值系统的基础上具有在线应用的前景。     

基于统一潮流控制器的柔性交流输电系统的控制

本文提出一种具有统一潮流控制器的柔性交流输电系统的控制方法。控制系统由静态控制和暂态控制组成，其中静态控制用于系统正常工作状态的潮流调节，动态控制是根据暂态能量最小方法设计的，用于增加系统受扰后的振荡阻尼，以提高系统暂态稳定性，数字仿真的结果数量，这种控制系统和控制方法是可行的，而且有效的。     

送端感应电动机负荷无功特性对送出极限的影响

通过分析计及转子电磁暂态的三阶感应电动机负荷模型在定子三相接地过程中的响应,指出位于系统送端的感应电动机负荷的无功倒送特性在一定时段内对系统送端电压有一定的支撑作用。分析了电压支撑作用对系统送出极限的影响。将华北电网典型送端张家口地区实测综合负荷模型(以感应电动机为主)应用于沙岭-昌平线极限切除时间的计算,并与采用不同比例ZIP负荷模型的计算结果进行比较,验证了理论分析的结果。说明张家口地区(送端)负荷模型对系统送出极限的灵敏度很高;动态负荷模型具有静态负荷模型难以模拟的特性。强调了在电网稳定计算中采用动态负荷的必要性,从无功角度研究了负荷模型在暂态稳定计算中的应用,提供了新的思路。     

市场条件下电力系统暂态安全风险评估

介绍了基于风险的安全性评估方法基本原理以及电力系统运行中所受扰动的概率模型。从风险的角度将电力系统受到大扰动后的暂态安全风险划分为暂态失稳风险和暂态稳定风险2个方面,建立了市场条件下系统暂态失稳和稳定给发电方、输电方以及用户造成损失的后果模型,并从发电方、输电方、用户以及整个系统4个方面提出了暂态安全风险指标。在此基础上将系统中的故障和继电保护不正确动作看作系统的风险,提出了一种计算线路发生故障,考虑主保护拒动远后备保护动作切除故障的电力系统暂态安全风险指标的方法。结合WSCC-9系统,说明了该方法的应用。     

ESS在风电系统中的应用研究及仿真分析

首先基于理论推导建立了储能装置（Energy Storage System,ESS）的功率注入模型,使用电力系统综合分析程序（PSASP）的用户自定义模型开发工具,开发了适用于PSASP的储能装置功率注入模型,然后通过建立的含有风电系统的PSASP仿真模型,研究了风力扰动对系统暂态特性的影响。最后,利用所建立的储能装置功率注入模型,进行了采用储能装置提高风电系统暂态稳定特性的仿真研究,研究结果证明了储能装置用于提高系统暂态稳定特性的可行性。     

分数阶滑模控制策略提高电力系统暂态稳定性研究

电力系统暂态稳定是电力系统遭受大干扰能够恢复稳定运行的能力,是电力系统安全稳定运行的重要基础。电力系统是一个高度复杂的、强耦合的非线性系统,PSS作为线性控制策略不能够有效抑制大扰动。基于滑模控制,分数阶微积分和有限时间稳定,提出了分数阶滑模控制策略来提高电力系统暂态稳定,使系统能够在有限时间内恢复稳定运行。首先,通过输入输出线性化方法解耦非线性电力系统。然后,提出分数阶滑模控制器并给出其设计和证明过程。同时,给出电力系统在所提出的控制策略性下的收敛时间。最后,在3机9节点电力系统中应用分数阶滑模控制器调节发电机的励磁提高电力系统的暂态稳定,验证了所提出的分数阶滑模控制器的有效性和优越性。     

电网多区域安全稳定紧急控制在线预决策系统

河南电网多区域安全稳定紧急控制在线预决策系统综合利用EMS在线数据、安控实测数据、电网典型运行方式数据,全面定量评估电网安全稳定性(暂态功角稳定和潮流越限),优化紧急控制决策并在线刷新多个区域安全稳定控制系统策略表。试运行表明该系统能够在5min之内完成河南电网的安全稳定量化评估和两个区域安全稳定控制系统的优化控制策略的在线刷新。     

静态电压稳定性分析模型的理论基础

严格证明了静态和小扰动电压稳定极限只决定于系统组成元件的稳态特性,与系统的暂态无关。在考虑实际动态过程中各种元件稳态特性的变化相应修正常规潮流雅可比矩阵后,求得的静态电压稳定极限和小扰动动态分析得到的电压稳定极限完全相同;从而说明可以利用计算量小的静态电压稳定分析方法研究大规模电力系统的电压主稳定性。最后以ＳＶＣ为例说明了建立考虑系统动态元件特性的静态电压稳定分析模型的方法。