含可再生能源并网的电力系统稳定裕度研究

可再生能源并网带来的电源随机波动是影响电力系统稳定运行的一个重要问题。为了研究这个问题,该文首先建立了含有随机扰动的电力系统模型,然后基于拟哈密顿系统理论,利用随机平均法和随机动态规划方法,对可再生能源并网的电力系统随机稳定性进行理论分析以平均首次穿越时间最长为目标进行最优控制设计,并研究受控系统的稳定裕度;最后,基于模型建立单机无穷大算例,得到不同干扰强度下的随机稳定裕度和最优控制律。经数字仿真,验证了该文所提方法的可行性和有效性。     

计及风速波动和励磁调节的前端调速式风电机组并网电压稳定性分岔分析

为研究风速波动和励磁调节作用对含前端调速式风电机组电力系统电压稳定性和平衡解数目的影响。首先建立表征机组动态特性的微分代数方程组,在3节点系统下采用分岔理论分析风速波动、风速扰动时刻及励磁电压对机组并网电压稳定性的影响。在此基础上,研究励磁调节作用下节点电压随风速变化的情况。研究表明:系统平衡解数目和节点电压会随风速波动和励磁调节作用发生改变;风速波动较大时,通过增大励磁电压,可提高系统的电压稳定裕度和承载无功的能力,并保证机组在高风速下稳定运行,从而为前端调速式风电机组的稳定运行控制提供理论基础。     

贵州电网“十三五”静态电压稳定裕度的计算方法

电力系统的静态电压稳定裕度是评估系统静态稳定的重要指标,它是计算电压稳定限制的区域电力系统间输电能力的重要依据,也是系统选择是否进行预防控制措施的重要参考点。贵州电网“十三五”规划及相关专题要求对贵州电网“十三五”期间静态电压稳定裕度进行计算分析,而现有的静态电压稳定裕度分析软件如VSAP等存在计算节点数量限制,难以满足“十三五”期间贵州电网的静态电压稳定裕度计算要求,因此有必要寻求一种新的途径来求取贵州电网静态稳定裕度。文章提出了一种采用BPA潮流计算程序与MATLAB程序相结合的计算方法,BPA潮流计算程序主要用于系统的等值简化,MATLAB程序主要用于静态电压稳定裕度的计算,求解的算法采用最优潮流法。用此方法计算贵州电网“十三五”期间的静态电压稳定裕度,计算结果表明该方法有效可行,可推广应用于其他省级电网及区域电网的静态电压稳定裕度计算分析工作中。     

碰摩转子-轴承系统周期运动稳定性分析

在同时考虑轴承油膜力和碰摩发生时转定子问的相对速度对非线性摩擦力的影响基础上,构造了具有碰摩故障转子一轴承系统的动力学模型,利用求解非线性非自治系统周期解的延拓打靶法和Floquet理论,研究了系统周期运动的稳定性。发现碰摩转子一轴承系统在不同的转速下会发生鞍结分岔、倍周期分岔和Hopf分岔等现象。研究结果为转子一轴承系统的故障诊断提供了一定的参考。     

弱电网下光伏并网逆变器稳定运行组合控制策略

为提高弱电网下光伏接入的并网电流质量和系统的稳定裕度,提出一种基于公共耦合电压点的选频前馈结合相位超前校正的组合控制新策略,该策略设计选频环改善电网电压前馈函数,使其既保留对电网背景谐波的抑制,又避免稳定裕度的下降,同时提出在电流通路中设计超前补偿校正环节,补偿弱电网阻抗引起的系统相角裕度下降,增加稳定裕量,从而提高光伏并入弱电网的并网电流质量和系统的稳定裕度。通过仿真和实验验证该策略对谐波抑制和稳定裕度提高的有效性。     

在线安全稳定分析在湖南电网计划检修中的应用实例

经过近2年时间的调试,湖南省调正式上线运行了湖南电网在线安全稳定分析系统。该系统具备静态安全分析、暂态稳定分析、电压稳定分析、小干扰稳定分析、短路电流分析及裕度评估六大类稳定分析功能,能以15 min为周期定时获取电网运行数据并提供计算分析结果辅助决策。实践证明,当电网由于事故导致运行方式发生变化时,调度员能够依靠该系统在很短的时间开展稳定分析计算,对电网在下一阶段运行的可靠性作有效评估。     

考虑无功裕度的受端电网暂态电压稳定性控制方法研究

随着送端电网中大规模可再生能源发电容量的增加,在一定程度上导致外送系统无功支撑容量不足,使得系统电压出现波动。另外,无功功率不能在传输网络中长距离有效传输,增加了受端电网的无功平衡控制的难度。文章针对大规模外送系统中的受端电压波动所导致受端电网电压稳定性降低的问题,提出了一种基于无功裕度的受端电网暂态电压稳定性控制方法。首先,对系统无功裕度以及电压稳定性进行分析,得到系统静态电压稳定极限与无功需求容量的关系;然后,通过分析受端电网各节点无功需求特性,在能够允许受端电网电压最大波动的条件下,进行系统无功裕度的确定;再通过机器学习算法进行无功裕度控制,达到系统电压稳定控制的结果。通过仿真验证表明,采用文章所提出的基于无功裕度的受端电网暂态电压稳定性控制方法,能够精确地得到受端系统电压稳定工况,实现系统电压的稳定控制。     

基于静态和动态约束的弱电网光伏穿透功率极限研究

针对弱电网特征,给出基本定义,并分别通过静态稳定分析和动态扰动分析进行光伏穿透功率极限的计算。静态稳定分析选用线路潮流不过载和各节点母线电压不越限作为约束条件;动态扰动分析采用系统频率和关键节点电压恢复情况作为稳定判据。最后采用电力系统Digsilent仿真软件建立典型弱电网模型,确定了既满足静态稳定安全约束,又满足动态扰动不失稳的光伏电站穿透功率极限。     

350MW超临界机组给水泵汽轮机直排空冷岛系统优化控制技术研究

为增强给水泵汽轮机系统抗背压扰动的能力,提升机组运行的安全经济性,对某采用给水泵汽轮机直排空冷岛系统方案的350MW超临界机组,针对背压扰动抑制提出相应的优化控制策略。通过仿真分析比较了不同控制方式下背压扰动对系统稳定运行的影响,并结合现场实际应用情况说明了所提出优化控制方案的有效性。     

孤岛模式单相光伏并网逆变器自抗扰控制策略

为抑制光伏并网逆变器在孤岛模式下的扰动,提高系统的抗扰动态性能,文章设计了一种改进的单相微网逆变器自抗扰控制器。该控制器基于系统扰动模型,设计同步旋转坐标系下逆变器的自抗扰控制参数,并分析逆变器对负载扰动的动态抑制性能。最后利用dSPACE搭建相应的仿真试验系统,仿真和试验结果表明,所提控制策略能有效抑制扰动,提高了系统的抗扰动态性能。     

基于人工鱼群算法的静态电压稳定评估

提出一种静态电压稳定裕度计算的新方法——人工鱼群算法,该算法就是根据鱼群觅食和生长特点,通过构造人工鱼来模仿鱼群的觅食、聚群及追尾行为,从而实现寻优,能快速寻找到全局最优解,从而求得电压稳定裕度的最大值。运用该算法对IEEE14和IEEE39等节点系统进行仿真计算,计算结果与连续潮流算法和原一对偶内点算法比较,证明此算法的有效性。     

Multi-objective congestion management incorporating voltage and transient stabilities

Congestion in a power system is turned up due to operating limits. To relieve congestion in a deregulated power market, the system operator pays to market participants considering their bids to alter their active powers. After relieving congestion, the network may be operated with a reduced voltage or transient stability margin because of hitting security limits or increasing the contribution of risky participants. The proposed multi-objective framework for congestion management in this paper simultaneously optimizes competing objective functions of congestion management cost, voltage security, and dynamic security. The voltage stability margin and corrected transient energy margin are employed as indices to be incorporated into the multi-objective congestion management. A fuzzy decision maker is proposed to derive the most efficient solution among Pareto-optimal solutions of multi-objective mathematical programming problem. Results of testing the proposed method on the New-England test system elaborate the efficiency of the proposed method.     

Congestion management enhancing transient stability of power systems

In a competitive electricity market, where market parties try to maximize their profits, it is necessary to keep an acceptable level of power system security to retain the continuity of electricity services to customers at a reasonable cost. Congestion in a power system is turned up due to network limits. After relieving congestion, the network may be operated with a reduced transient stability margin because of increasing the contribution of risky participants. In this paper, a novel congestion management method based on a new transient stability criterion is introduced. Using the sensitivity of corrected transient stability margin with respect to generations and demands, the proposed method so alleviates the congestion that the network can more retain its transient security compared with earlier methods. The proposed transient stability index is constructed considering the likelihood of credible faults. Indeed, market parties participate by their security-effective bids rather than raw bids. Results of testing the proposed method along with the earlier ones on the New-England test system elaborate the efficiency of the proposed method from the viewpoint of providing a better transient stability margin with a lower security cost.     

基于BPA软件的地区电网静态电压稳定性分析

电力系统静态电压稳定分析对电力部门的电压稳定控制、调度规划等工作十分重要。基于静态模型提出了求取实际运行电网的功率-电压(P-V)曲线的方法,该方法采用电力系统潮流软件(BPA)作为计算核心,通过设计外部接口实现连续潮流仿真,进行电力系统静态电压稳定裕度分析及绘制P-V曲线。利用该方法对上海电网黄渡分区进行静态电压稳定分析,计算系统的相对电压稳定裕度,找出其存在的电压薄弱点,并提出了进一步提高静态电压稳定水平的若干措施。     

计及可控串联补偿器的系统电压失稳概率研究

可控串联补偿器(TCSC)可以灵活地调节线路潮流,提高系统运行的稳定性,传统分析方法在评估TCSC提高系统静态电压稳定性作用时存在缺陷,无法考虑不确定性因素的影响。因此,建立计及TCSC接入的系统负荷裕度概率模型,考虑运行参数的随机波动,通过半不变量法和Gram-Charlier级数计算负荷裕度概率特征,进而得到电压失稳概率值。分别在常态与故障下对比TCSC安装前后的IEEE39节点系统失稳概率,结果表明,TCSC能有效地提高系统的静态电压稳定性,验证了本文方法的可行性与准确性。     

大型水平轴风轮转子／塔架耦合系统的气动弹性稳定性分析

建立了大型水平轴风轮转子／塔架耦合系统的气动弹性模型，推导了转子／塔架耦合系统周期系数运动方程，给出了气动弹性稳定性分析方法。对一风力机模型进行气动弹性稳定性计算，得到了与有关文献基本一致的结果。     

Derivation of Stability Limits Using Analytical Sensitivity of the Transient Energy Margin

In recent years considerable progress has been achieved in power system transient stability assessment using the transient energy function (TEF) method. Due to continued developments and enhancements, the TEF method has matured to a stage where reliable and accurate assessment of transient stability of a power system is now possible. An inherent advantage of the TEF method is the availability of a qualitative measure of the degree of stability (or instability) in terms of the transient energy margin (?V). This is an important step toward reducing the number of transient stability runs needed to obtain transient stability loading limits or to make changes to improve the system transient behavior, when subjected to large disturbances. In this paper, a procedure is presented to obtain quantitative answers for these limits by developing an analytical approach to energy margin sensitivity. The approach consists of determining sensitivity coefficients and the development of the dynamic sensitivity equations. A first order expression for the sensitivity of the energy margin is used to determine transient stability limits for the following parameter changes: i. Generation changes ii. Load changes iii. Network changes. The proposed procedure is tested on a 17-generator equivalent of the network of the State of Iowa. The results obtained are then compared with the limits obtained by repetitive application of the TEF method.     

华东电网电压静态稳定性研究

根据华东电网 1995年度运行方式 ,对系统的电压静态稳定性进行分析 ,包括确定电压静态稳定裕度、电压弱稳定区、关键支路和重要发电机组 ,求取对应于给定系统过渡方式的电压静稳极限以及判断系统失稳方式 ,对华东电网电压稳定性的分析及运行监控提供了重要依据。同时 ,计算结果验证了所采用的程序是有实用价值的     

基于模态法的静态电压稳定性分析

提出了基于模态法的静态电压稳定性分析的新方法,通过建立模态法的静态电压稳定分析数学模型,求取潮流方程雅可比矩阵的最小特征值及其相对应的特征向量,以最小模特征值来间接评估系统的静态电压稳定裕度,并在此基础上提出了参与因子指标,计算各个节点在最小特征值下的节点参与因子来找出哪些节点或区域的电压稳定性较差.通过对某大型电网进行研究,得到其相应的电压薄弱区域,并与灵敏度分析法所得到的结果进行对比,结果基本一致,从而验证了本文方法的合理性与有效性。