基于最小特征轨迹的电力系统稳定器参数整定方法

电力系统中低频、超低频等振荡的发生会威胁电网的安全稳定运行。电力系统控制器的参数设置直接影响系统低频和超低频振荡等小干扰问题的稳定性。为分析控制器参数对于稳定性的影响，从频域角度提出了一种基于最小特征轨迹的小干扰稳定分析方法。首先，建立转子回路的紧凑形式Heffron-Phillips模型，并根据特征轨迹得到频域稳定裕度表达式；然后，对该稳定裕度进行灵敏度分析，实现了参数对稳定性影响的量化分析。此外，基于该方法对励磁模式进行了分析，并从理论层面解释了电力系统稳定器增益存在上界的原因，同时，给出了励磁模式频率及电力系统稳定器临界增益求解方程。最后，提出了一种控制器参数整定方法，并通过算例验证了所提方法的有效性与实用性。     

风电接入对电力系统小干扰稳定影响分析方法

随着风电大规模应用,分析风电场接入对电力系统小干扰稳定性的影响日益重要.本文从风电场实际接入位置入手,提出一种含风电场的电力系统小干扰稳定性分析方法.基于风电场等效导纳模型实现系统节点导纳矩阵的收缩处理,将风电场输出功率特性转化为对各同步机电磁功率的影响,进而将风电场的影响反映到系统状态方程中,再依据特征根分析法实现风电场接入对系统小干扰稳定性影响的量化分析.该方法无需列写双馈风机的状态方程,一定程度上降低了计算复杂度.针对风电场不同出力时系统小干扰稳定性进行了仿真对比,验证了所提方法的有效性.     

电力系统小干扰稳定风险评估与仿真

考虑风电接入、负荷波动等不确定因素,对电力系统小干扰稳定性进行风险评估。首先,建立风电和负荷的概率分布模型以研究小干扰概率稳定性;然后,采用蒙特卡罗方法在不同断面进行确定性小干扰稳定分析,形成关键振荡模式阻尼比概率密度函数,得到系统小干扰安全稳定运行的概率;在此基础上,提出一种基于阻尼比灵敏度的风险指标对系统进行风险评估;最后,以"两区四机"系统和2012年华东电网为算例对系统进行仿真和分析,所得结果验证了所提风险评估方法是可行和有效的。     

考虑并网风电随机波动的电力系统小干扰概率稳定性分析

提出了一种在考虑并网风电随机波动时,进行电力系统小干扰概率稳定性计算的分析方法.根据并网风电随机波动的概率分布函数,计算其概率特征参数(阶距和半不变量),并据此计算电力系统关键特征值实部随机波动的概率特征参数(半不变量和中心距),按Gram-Charlier级数展开计算关键特征根实部随机变化量的概率分布函数,从而确定电力系统小干扰概率稳定性.该分析计算方法可以一次性确定并网风电影响下的电力系统小干扰概率稳定性.     

基于OPNET考虑延时特性的小干扰稳定仿真研究

广域测量系统(wide-area measurement system,WAMS)的应用和发展给解决大电网互联中引发的区域间振荡提供了新方法,但其通信过程中产生的延时对采用广域信号的阻尼控制器控制效果产生重要影响,进而影响着电力系统的小干扰稳定性。搭建信息物理融合电力系统(cyber-physical power system,CPPS)动态联合仿真平台有助于深入研究信息系统对于阻尼控制器以及小干扰稳定的影响。为此利用通信仿真工具OPNET,结合MATLAB搭建了CPPS联合仿真平台,并提出了可通过正态分布延时模拟现实随机延时的方法。通过联合仿真平台对电力系统的小干扰稳定进行仿真,证明了所提方法的正确性和有效性。     

考虑多振荡模式的多频段电力系统稳定器参数整定方法

安装电力系统稳定器是增强电网小干扰稳定性的有效手段。相较于传统单频段电力系统稳定器,多频段电力系统稳定器具有更多的频段支路与更高的控制自由度,可更好地抑制频率较低的振荡模式,但其整定流程与方法未见广泛研究。文中提出了一个基于多输入多输出系统频域裕度指标的多频段电力系统稳定器参数整定方法,该方法在性能指标中考虑了多个弱阻尼振荡模式,同时调整了多个多频段电力系统稳定器的幅频特性与相频特性,使它们在提供合适相位补偿量的同时最大化系统稳定裕度,且能保证各机组励磁模式稳定。所提方法的有效性通过云南电网算例得到了验证。     

风电并网系统小干扰概率稳定性分析与改善

在桨距角控制系统中加装电力系统稳定器(PSS)以阻尼电力系统低频振荡,并且考虑系统运行方式的随机不确定性,利用累积概率曲线来获得随机变量的概率数字特征。采用基于数值分析的概率方法研究含风电场系统的小干扰稳定统计属性。通过在含风电场的五机两区域系统中进行仿真,验证在桨距角控制系统中安装PSS对改善小干扰概率稳定性的有效性,并对其改善效果进行评估。仿真结果表明,在桨距角控制系统中加装PSS能有效抑制本地振荡模式,并削弱区间振荡。     

基于Markov理论的含风电电力系统随机建模及小干扰稳定性分析

随着风电并网规模的不断扩大,风能的波动性、间歇性导致电力系统的随机特性越来越突出,传统的确定性分析方法和基于常规随机微分方程的方法难以准确分析含风电电力系统的稳定性。在常规随机微分方程的基础上,引入Markov理论,建立了用于分析含风电电力系统随机小干扰稳定性的随机Markov动态模型。利用李雅普诺夫能量函数,结合M矩阵,提出含风电电力系统在多工况下随机均值和均方稳定的分析方法。该方法能克服常规随机微分方程分析方法无法分析系统在运行工况改变下的小干扰稳定性的缺点。仿真结果验证本文所提方法的有效性和正确性。     

电力系统稳定器对三峡输电系统动态稳定的影响

对三峡电站发电机采用的电力系统稳定器（PSS）对三峡电力系统动态稳定性的影响进行了分析和计算。以2010年的丰大、丰小、枯小、枯小四种基本潮流为主，计算了大干扰、小干扰时的系统稳定性。研究结果表明，三峡电站发电机无PSS时电力系统因阻尼不足地产生低频振荡，采用PSS可明显增强三峡电力系统的阻尼，提高系统的动态稳定性，三峡电站发电机采用PSS是必要的，可行的。     

基于广义特征根的MMC-HVDC系统高频振荡分析及抑制策略

基于模块化多电平换流器的高压直流输电(MMC-HVDC)的长链路延时引发的高频振荡严重威胁了电力系统的安全稳定运行。采用时滞稳定裕度衡量MMC-HVDC系统的高频稳定性,建立了MMC-HVDC时滞系统的高阶状态空间模型,应用基于广义特征根的时滞系统稳定性分析方法直接求解MMC-HVDC系统的时滞稳定裕度,并分析了控制器参数对系统高频稳定性的影响。将MMC-HVDC系统链路延时对系统高频稳定性的影响等效为外部干扰,通过混合灵敏度优化设计了基于H∞鲁棒控制的MMC-HVDC系统高频振荡抑制策略。通过MMC-HVDC电磁暂态仿真,验证了基于广义特征根的时滞系统稳定性分析方法求解系统时滞稳定裕度的有效性以及基于H∞鲁棒控制的高频振荡抑制策略的优越性,为研究MMC-HVDC系统的高频振荡及抑制策略提供了一种新思路。     

Small signal stability enhancement of a large scale power system using a bio-inspired whale optimization algorithm

A whale optimization algorithm (WOA)-based power system stabilizer (PSS) design methodology on modified single machine infinite bus (MSMIB) and multi-machine systems to enhance the small-signal stability (SSS) of the power system is presented. The PSS design methodology is implemented using an eigenvalue (EV)-based objective function. The performance of the WOA is tested with several CEC14 and CEC17 test functions to investigate its potential in optimizing the complex mathematical equations. The New England 10-generator 39-bus system and the MSMIB system operating at various loading conditions are considered as the test systems to examine the proposed method. Extensive simulation results are obtained which validate the effectiveness of the proposed WOA method when compared with other algorithms.     

虚拟惯性时间常数对互联电网小干扰稳定影响研究

传统同步发电机的惯性时间常数是不变的物理参数,虚拟同步发电机的推广与应用使得系统惯性时间常数具有可变性和可调性,继而有可能影响互联系统的小干扰稳定性。论文以VSC-HVDC为研究对象,对其进行虚拟同步发电机控制建模,然后基于特征分析法,对等值联网系统求解低频振荡衰减因子的解析表达式,分析了不同场景下惯性时间常数对小干扰稳定水平的影响程度,发现当惯性时间常数与阻尼系数在同一个数量级时对小干扰稳定有较大影响。最后在两区四机经典模型中验证了结论,对于虚拟同步发电机参数整定和研究互联系统的小干扰稳定性分析及控制具有一定的参考价值。     

Effects of various power system stabilizers on improving power system dynamic performance

To ensure the small-signal stability of a power system, power system stabilizers (PSSs) are extensively applied for damping low frequency power oscillations through modulating the excitation supplied to synchronous machines, and increasing interest has been focused on developing different PSS schemes to tackle the threat of damping oscillations to power system stability. This paper examines four different PSS models and investigates their performances on damping power system dynamics using both small-signal eigenvalue analysis and large-signal dynamic simulations. The four kinds of PSSs examined include the Conventional PSS (CPSS), Single Neuron based PSS (SNPSS), Adaptive PSS (APSS) and Multi-band PSS (MBPSS). A steep descent parameter optimization algorithm is employed to seek the optimal PSS design parameters. To evaluate the effects of these PSSs on improving power system dynamic behaviors, case studies are carried out on an 8-unit 24-bus power system through both small-signal eigenvalue analysis and large-signal time-domain simulations.     

含SVC和TCSC电力系统小干扰电压稳定性的雅可比矩阵行列式符号比较法

在考虑发电机组及其调节系统、负荷、SVC和TCSC动态过程的情况下，列出了系统的线性化微分方程和代数方程。得出了消去代数方程后的系统线性化微分方程组系数矩阵不出现正实特征值的必要条件为：两种潮流雅可比矩阵的行列式应具有相同的符号，这一条件可以作为小干扰电压稳定性的判据。从理论上来说。它的结果与特征值分析方法一致，而所需要的计算工作量却大大减少，并避免了QR法计算特征值可能产生的数值问题。文中给出了113机542节点西北电网的计算结果。     

微电网电磁时间尺度相角稳定性分析

随着电力电子化的分布式可再生能源大规模接入电网,同步振荡和谐波失稳现象越来越受到人们的关注。相较于传统的电力系统,新型微电网更多地表现出负阻抗性、低惯性、负阻尼性和能量的双向流动性。基于此,文章提出了一种基于小信号的电磁时间尺度相角稳定性分析方法。首先,建立了电磁时间尺度电力变换器的小信号模型,通过系统相角与分布式电源无功功率的内在联系得到电力变换器的相角稳定性指标;然后,建立了电力变换器的闭环传递函数并通过特征值分析得到相角稳定域;最后,通过仿真和实验验证了所提的微电网电磁时间尺度相角稳定性分析方法。     

含SVC和TCSC电力系统小干扰电压稳定性的雅可比矩阵行列式符号比较法

在考虑发电机组及其调节系统、负荷、SVC和TCSC动态过程的情况下,列出了系统的线性化微分方程和代数方程。得出了消去代数方程后的系统线性化微分方程组系数矩阵不出现正实特征值的必要条件为：两种潮流雅可比矩阵的行列式应具有相同的符号,这一条件可以作为小干扰电压稳定性的判据。从理论上来说,它的结果与特征值分析方法一致,而所需要的计算工作量却大大减少,并避免了QR法计算特征值可能产生的数值问题。文中给出了113机542节点西北电网的计算结果。     

基于广义短路比的电力电子多馈入系统小干扰概率稳定评估

广义短路比是一种反映多电力电子设备互联和交流电网强度对系统振荡影响的静态指标,可用于量化系统的小干扰稳定裕度。新能源发电功率的随机性导致多馈入系统的小干扰稳定裕度呈现出不确定性,为此,提出一种基于广义短路比的电力电子多馈入系统小干扰概率稳定裕度评估方法。首先,将额定运行条件下的广义短路比推广到适用于一般运行条件的广义运行短路比,从而能够量度电力电子设备任意输出功率时的系统小干扰稳定裕度;其次,由于广义运行短路比在数学上对应拓展导纳矩阵的最小特征值,而拓展导纳矩阵元素中包含不确定的输出功率,因此采用矩阵概率D稳定描述系统小干扰概率稳定评估问题;同时为克服在工程实践中获取输出功率准确概率分布的困难,采用期望和方差等部分概率信息来描述系统随机性,在此基础上结合广义矩理论将矩阵概率D稳定转化为易于求解的半定规划问题。最后,通过算例说明所提评估方法的有效性。     

用特征向量法确定新疆南部电网加装PSS的最佳安装地点

通过对电力系统低频振荡的研究,分析了电力系统稳定器(PSS)对系统动态稳态的影响,采用特征值分析法所得出的结果——参与因子来选择最佳的电力系统稳定器安装地点,以提高弱振荡模式的阻尼。通过对新疆南部电网进行实例分析,说明在采用此方法所确定的最佳安装地点上安装PSS,可对相应振荡模式的阻尼起到很好地改善作用。     

应用于在线调度决策的极限传输容量计算方法

提出一种适用于在线调度决策的极限传输容量(TTC)计算方法,同时计算出保守和乐观发电负荷增长模式下的TTC。算法采用连续潮流(CPF)技术并考虑了系统的静态安全约束和暂态稳定约束。采用基于潮流和暂态能量函数的灵敏度技术来确定TTC计算过程中的极端发电负荷增长模式,从而得到了保守和乐观情况下的TTC结果,形成保守和乐观TTC的区间。这种TTC区间可以帮助调度员正确把握系统关键断面的安全水平;另外,保守和乐观TTC结果对应的发电负荷增长模式的差异,为调度员进行合理的调度操作提供了有益的决策信息。测试系统和实际电网的应用效果证明了该算法的有效性和实用性。