基于同伦函数的风电系统频率稳定特征值分析

分析了含大容量高比例风电的电力系统频率动态行为。建立了一种含风电场的电力系统频率分析数学模型,利用同伦函数辨别出系统特征值对应的状态变量,特别是与系统频率相关的状态变量。针对含恒速风力发电机组和双馈风力发电机组的电力系统,用特征值分析法并借助同伦函数的辨别结果实现了频率稳定特性的比较和分析。仿真结果表明含双馈风力发电机组的电力系统具有更好的频率稳定性。     

基于最优线性组合理论的动态稳定模型等效研究

一个高阶的电力系统模型必然给电力系统稳定性分析与计算带来困难。提出合理选择主导特征值和重要状态变量,利用最优线性组合理论分析电力系统动态稳定模型的降阶。采用简单电力系统模型,完整地考虑发电机组的励磁、调速、电力系统稳定器以及阻尼绕组,建立高阶模型。由降阶前后状态变量的动态特性曲线论证了最优线性组合法可以获得精度较高的降阶模型。     

电力系统动态稳定性的解析延拓分析

在静态电压稳定性分析中，常把潮流极限或PV曲线的顶点视为电压稳定的临界点，由于这种分析方法未计及系统元件的动态特性，使分析结果的可信度受到影响。该文在延拓算法基础上利用小扰动分析法进行动态稳定性研究，并采用状态变量的模式参与因子进行稳定类型判别：采用带预测-校正步骤的延拓算法追踪系统的平衡解流形，延拓过程使用局部参数化方法；由获得的各平衡点出发，在计及发电 机、励磁与调速系统和SVC动态的情况下，利用小扰动分析法分析电力系统的电压稳定性，系统相关状态矩阵的形成采用对状态变量逐个施加扰动的数值计算方法。算例分析结果表明，与静态分析法得到的电压稳定极限相比，文中使用计及元件动态特性的小扰动分析法所获得的电压稳定极限具有明显的不同，而且在考虑元件动态特性的情况下，系统可以运行于PV曲线下半支的部分区域。     

电力系统动态稳定性的解析延拓分析

在静态电压稳定性分析中，常把潮流极限或PV曲线的顶点视为电压稳定的临界点，由于这种分析方法未计及系统元件的动态特性，使分析结果的可信度受到影响。该文在延拓算法基础上利用小扰动分析法进行动态稳定性研究，并采用状态变量的模式参与因子进行稳定类型判别：采用带预测-校正步骤的延拓算法追踪系统的平衡解流形，延拓过程使用局部参数化方法；由获得的各平衡点出发，在计及发电 机、励磁与调速系统和SVC动态的情况下，利用小扰动分析法分析电力系统的电压稳定性，系统相关状态矩阵的形成采用对状态变量逐个施加扰动的数值计算方法。算例分析结果表明，与静态分析法得到的电压稳定极限相比，文中使用计及元件动态特性的小扰动分析法所获得的电压稳定极限具有明显的不同，而且在考虑元件动态特性的情况下，系统可以运行于PV曲线下半支的部分区域。     

基于Pade近似的时滞电力系统特征值计算方法

考虑广域反馈时滞后,电力系统的特征方程含有超越项,试图通过直接求解该方程得到系统的关键特征值变得非常困难。文中利用Pade近似有理多项式来逼近时滞环节,提出了一种计算时滞电力系统部分特征值的方法。将Pade近似有理多项式转化为状态空间表达式并进行平衡化处理,通过与无时滞电力系统和广域阻尼控制器相连接,建立时滞电力系统的线性化模型。根据系数矩阵的稀疏特性,可以利用稀疏特征值算法求解系统的部分特征值。该方法使得沿用常规电力系统小干扰稳定性的特征值分析方法理论和框架来分析时滞电力系统的小干扰稳定性和设计广域阻尼控制器成为可能。2区4机和新英格兰10机39节点算例系统的特征值及其对时滞的灵敏度计算结果表明,该方法能够较准确地求解与时滞系统中动态元件相关的部分特征值,正确求解与时滞环节相关的特征值个数和计算精度与有理多项式的阶数有关。     

计及PSS的电力系统时域仿真计算

随着电网规模日益增大,电力系统动态安全问题愈发受到重视,其中,时域仿真是研究电力系统动态特性的重要方法.综述了暂态稳定分析中时域仿真的方法,并利用时域仿真对计入电力系统稳定器(PSS)的系统进行仿真计算与分析,利用Matlab通过IEEE 14仿真算例定量研究了引入PSS对电力系统暂态稳定特性的影响.     

基于降维Carleman嵌入技术的电力系统高阶变量交互作用分析研究

引入Carleman嵌入式分析技术,导出降维Carleman线性化模型。利用线性化理论得到非线性模式、单状态变量的时域解及相应非线性参与因子,导出了高阶状态变量的解析解,并进一步将参与因子的概念拓展到高阶变量非线性参与因子。研究结果可用于研究电力系统的非线性动态特性,揭示和评估量化各模式以及各状态变量之间的非线性交互作用。最后,利用该方法分析了一个电力系统仿真算例,并与Prony分析进行了对比。通过分析各阶状态变量时域响应和相应的参与因子,对比研究系统工况发生变化时特征模式空间的变化,验证了所研究方法的有效性。     

基于向量场正规形的电力系统稳定模式相关性理论分析

在以往的文献中,常将电力系统的功角稳定性问题和电压稳定性问题区分开来研究,但现代电力系统的强非线性特性使得很难严格地将它们区分开来,实际上,它们共同决定了电力系统复杂的动态行为,系统的失稳模式归根结底只有一种。为此对电力系统的辅助动态系统采用向量场正规形方法,对一个简单4节点电力系统进行了分析。通过分析电力系统内部模式间的非线性相关作用来认识和理解系统的动态特性,深化了线性化分析中的特征分析理论,为分析强非线性下系统的稳定性及非线性动态特性提供了一条新的有效途径。     

基于正则形理论的电力系统2阶模态谐振的研究

应用向量场正则形理论对电力系统2阶模态谐振现象进行了研究，并对发生2阶谐振时系统动态特性和稳定性所受到的影响进行了分析。在模态空间，从识别主导低频振荡模式出发，通过分析模式间的非线性相关作用以及模式和状态变量之间的非线性相关性来确定由谐振所强烈激励的状态变量和相关发电机。8机系统的算例结果验证了在模态2阶谐振情况下系统非线性振荡将加剧、动态特性和稳定性将变化的正确性。该方法揭示了以往稳定分析中没有触及的一些新问题，得到了一些新观点，为更深入地研究电力系统内部的非线性结构特性奠定了基础。     

基于周期轨模型的综合电力系统逆变器性能分析

针对包含逆变器负载的综合电力系统谐波含量、稳定性和动态性能精确量化评估的困难,文中建立了系统的周期轨模型,利用周期轨分析谐波含量,由周期轨Poincaré映射的Jacobian矩阵特征值分析系统的稳定性,提出了稳定裕度指标,它不仅可以表示系统的稳定水平,还可以量化系统状态变量增量动态响应的衰减速度.研究表明,综合电力系统稳定性主要取决于直流供电系统,逆变器对于直流供电系统的振荡具有隔离作用.综合电力系统的周期轨模型能定量给出逆变器采样调制方式和系统参数对逆变器性能的影响程度,可为综合电力系统的设计与分析提供技术支撑.仿真分析验证了算法的有效性.     

DTS中电力系统动态仿真并行计算方法

对调度员培训仿真器（DTS）动态仿真中最为耗时的模块构造了并行的计算形式，利用Jacobian迭代法易于并行，容易实现处理机负载均衡的优点，构造了网络代数方程Jacobian迭代并行求解方法。文中所述并行方法对原有串行计算方法改动量较小，有利于软件维护。实际算例表明，利用该方法可以实现动态仿真的实时计算。     

基于JACOBI-DAVI DSON方法的小干扰稳定性分析中关键特征值计算

提出了一种大规模电力系统小干扰稳定性分析的有效方法。应用Jacobi-Davidson方法求取系统状态矩阵的关键特征子集。该方法在搜索子空间中挑选出想要的特征值和特征向量的近似值，然后用与当前近似特征向量正交的子空间上的修正方程的解扩展搜索子空间，从而得到想要的特征值和特征向量的更好近似。算法中使用了电力系统线性化模型中的增广状态矩阵进行相应面向稀疏的计算，可准确求解修正方程，以保证算法具有渐进二次收敛速度。将提出的方法在46机系统上进行了试验，结果表明该方法灵活，稳定性好，能有效地求出系统的关键特征子集。     

一种电力系统稳定性动态分析的统一方法

为了解决电压稳定问题,基于电力系统动态分析的微分代数模型,提出了一种有效的动态稳定分析和失稳类型判别方法。利用带预测-校正步骤的延拓算法追踪平衡解流形,并采取考虑平衡解流形曲率大小的自适应策略控制步长,在平衡解流形曲率较小处采用较大步长,而在平衡解流形曲率较大处采用较小步长;在计及元件动态特性的基础上,利用小扰动法在每个平衡点分析电力系统的动态稳定性,并用数值摄动法计算状态矩阵;利用状态变量的模式参与因子判断系统的动态失稳类型。使用本文所提方法对New England 10机39节点系统进行了仿真分析,实验结果证明了本方法的有效性和实用性。     

基于广义哈密顿系统理论的汽轮调速器分散无源控制

提出了一种预置功角反馈的方法，推导出多机系统汽轮机调速系统的广义受控哈密顿系统模型，进而在哈密顿结构的基础上进行无源化控制器的设计。控制策略的所有变量都是本地可量测的，只与本机组的状态量有关，与其他机组的状态量和输电网络的参数无关，因而具有分散性。4机系统仿真结果表明，该控制规律可以提高电力系统的暂态稳定性和动态性能。     

电网动态实时监控及管理系统的构想

针对当前电力系统动态研究中缺乏可信的数据从而使仿真无法验证，模型、参数有效性不能估计，基于仿真制定的规划、选择的运行方式、设计的控制器难以被确认和评估的现状，文中提出了电网动态实时监控及管理系统的构想。以采用实际测量数据评价模型及参数的有效性为核心，以提高电力系统动态仿真可信度为目的，集广域测量、数字仿真、参数辨识、仿真评估为一体。并提出应定量地定义参数有效性和仿真可信度的级别，以及它们之间的映射关系，用合理的评估来构成反馈系统，以提高动态参数的有效性和动态仿真的可信度，用可信的仿真结果得出的措施才能用于紧急控制和预防控制。     

直流微网中混合储能系统的无互联通信网络功率分配策略

直流微网中通常采用混合储能系统作为缓冲环节,对分布式能源和负载引起的不同时间尺度功率波动进行补偿。为实现功率在能量密度型储能元件和功率密度型储能元件之间合理分配,提出无互联通信网络的分层控制策略。其中,底层控制以电压变化率作为虚构的信息载体,通过设置不同储能接口变换器输出电压关于功率的"灵敏度",确保超级电容在负载突变瞬间能够提供大部分功率;二次控制对底层控制产生的稳态误差进行补偿,以实现输出电压稳定,并保证超级电容稳态电流为零。在此控制框架下,各储能单元仅需本地信号即可实现自主协调运行,避免了互联通信网络所带来的经济性和可靠性问题。最后,实验结果验证所提方法的可行性和有效性。     

Robust State Estimation for an Electricity-GasHeat Integrated Energy System Considering Dynamic Characteristics

The data for an energy management system (EMS) in an integrated energy system (IES) is obtained through state estimation. This is then the basis for optimal scheduling, protection and control. At present, the dynamic models of gas and heat networks are rarely considered in such state estimation, and the method lacks robustness. This paper develops dynamic state estimation models for gas and heat networks, and proposes a unified method for the electricity-gas-heat network, one which takes into account robustness while ensuring accuracy. First, the state transition equations in matrix form are formulated according to finite difference models considering the dynamic characteristics of the gas and heat networks. Then, combined with a quasi-steady state model of the electric power system, a unified state estimation method and multi-time-scale measurement strategy in the Kalman filter framework are proposed. In addition, the prediction accuracies of the electric power and gas systems are improved through adaptive adjustment. The kernel density estimation method is used to adjust the measurement weights and filter out bad data to ensure robust state estimation. Finally, simulation results show that the proposed method not only can improve the estimation accu-racy by improving prediction accuracy, but also is robust to various types of bad data.     

使用双边Jacobi-Davidson计算大规模电力系统的关键模态

介绍了求取大规模电力系统关键模态的双边Jacobi-Davidson(TSJD)方法。该方法具有灵活的特征值选择策略,而且在求得特征值的同时可以收敛到其左右特征向量,从而能够直接分析所关心的模态。文中给出了该算法的计算流程,以及提高算法计算效率的措施。最后采用2 940阶和29 548阶电力系统状态矩阵对该方法进行测试。测试结果表明该方法是高效和可靠的,可以用于实际大规模系统的关键模态计算。     

小干扰稳定性分析中按阻尼比递增关键特征子集计算

提出了大规模电力系统小干扰稳定性分析中计算机电振荡模态的一种有效方法。用Jacobi-Davidson方法求取系统状态矩阵按阻尼比递增的特征值子集,抓住了电力系统机电振荡分析问题的本质,避免了大量冗余特征值的计算,大大减少了计算量。另外提出了在Jacobi-Davidson方法中用Arnoldi分解构造初始正交子空间的方法,提高了该方法在迭代初期的计算效率。最后将提出的方法分别在46机和113机系统上进行了试验,结果表明利用所提方法能够有效地求出系统负阻尼和阻尼不足的所有振荡模态,适用于大规模电力系统的机电振荡分析。