新能源电力系统的共模频率分析及其特征量化

分析了功率阶跃后新能源电力系统的频率响应特性,提出了可量化系统共模频率(即频率响应的共模分量)特征的实用方法。首先,提出利用具有统一结构的传递函数模型来描述设备频率–有功功率响应的近似方法,在此基础上形成表征系统共模频率响应特性的简化传递函数模型。其次,基于系统的简化传递函数,获得了描述共模频率最低点和平均变化率等特征的解析表达式,并提出形式简单的"跌落深度系数"及"跌落坡度系数"这两个指标来量化频率的特征。最后,通过算例验证了所提出的频率特征量化方法的有效性。     

一组估计自治系统稳定域严格子集的通用方法

从泰勒级数出发，利用李雅普诺夫函数和拉萨尔不变性原理，针对非线性自治系统，提出了一组构建稳定域一个闭合子集的通用解析方法，避免了计算不稳定平衡点这个传统能量函数法中存在的困难。该方法显著的特点是可适用于任何稳定的非线性自治系统。文中将此方法应用于电力系统故障后暂态稳定分析。以多机电力系统均匀阻尼模型为例，介绍了该闭合子集的解析表达式和有关计算步骤，并对2个算例进行了仿真。     

考虑频率动态响应实时分区的电力系统惯量在线评估方法

大规模新能源接入电力系统导致系统惯量水平降低,利用同步相量测量装置(phasor measurement unit,PMU)在线评估系统惯量水平具有重要意义,考虑到电力系统频率动态响应具有分区特性,以区域为单位开展在线惯量评估具备可行性。频率响应分区情况不仅与电网拓扑和参数有关,还与系统运行点、扰动类型和位置有关,固定的分区方案难以保证分区结果满足系统各种运行工况,同时,在实时分区场景下,对惯量参数辨识算法的快速性也提出了更高的要求。分析了电力系统区域惯量在线评估原理,阐明了频率动态响应实时分区的要求;随后,提出了频率动态实时分区方法,采用动态时间弯曲指标和k-medoids算法对全网节点频率响应实测曲线在线聚类,给出了基于卡尔曼滤波的区域惯量参数辨识算法,保证惯量参数计算满足实时性要求,进一步分析了各类误差源对系统分区和惯量参数辨识结果的影响;最后,在IEEE 39节点系统验证了所提方法的有效性、惯量实时跟踪能力和对不同运行场景的适应性。提出的电力系统区域惯量在线评估方法利用PMU实测频率响应实时更新电力系统分区情况,保证在各种运行点和扰动下区域频率响应的一致性,具备现场应用潜力。     

一种估计奇异摄动饱和系统稳定域的方法

针对奇异摄动饱和系统, 提出了一种估计其稳定域的降阶方法. 结合饱和函数的特殊性质, 证明了此类系统的稳定域可分解为伴随系统的不变集与一个足够大球体的笛卡尔积. 将原系统稳定域估计问题转化为低阶伴随系统稳定域的估计问题, 利用线性矩阵不等式(Linear matrix inequality, LMI)优化方法估计伴随系统的稳定域以减少保守性. 本方法不仅可以克服奇异摄动饱和系统的奇异性, 还可以一定程度克服系统的``维数灾'等问题.     

含虚拟惯量的电力系统频率响应特性定量分析方法

虚拟同步机可以使并网逆变器具有类似于同步发电机的外特性,从而使逆变器参与频率调节并为电力系统增加虚拟惯量。但目前,对于含虚拟惯量的电力系统的频率响应特性缺少定量的刻画指标,难以从理论上指导大规模电力电子设备接入时虚拟惯量的优化配置,也无法从理论上刻画虚拟惯量的加入对于电力系统频率响应特性的影响。针对这一问题,提出以系统相位扰动到频率输出的闭环传递函数(或传递函数矩阵)的H2与H∞范数作为描述系统频率响应特性的指标,从而定量刻画虚拟惯量的加入对系统频率的扰动抑制能力的影响。在此基础上,分析了同步发电机和虚拟同步机的频率响应特性,并进一步结合频率响应的时域波形验证该指标的有效性。     

弱电网下远端严重电压跌落时逆变器并网失稳机理分析

有别于公共连接点电压跌落故障,当电压跌落故障发生在远端电网侧时,并入弱电网的逆变器在采用典型的低电压穿越控制策略时会出现稳定问题。文中以单逆变器无穷大系统为例,首先建立系统准稳态模型,并分别从电压跌落程度、线路感抗大小、低电压穿越增益系数3个因素分析逆变器失稳机理;其次,建立系统小信号模型,分析得出准稳态模型稳定情况下逆变器还可能存在小干扰稳定问题。最后,基于MATLAB/Simulink仿真验证了理论分析的合理性。     

分布式发电技术及其对电力系统影响研究综述

目前分布式发电仍处在有待实现规模化应用的阶段,面临技术性能、经济效益、商业模式和政策环境等方面的制约。认清这些障碍和采取切实有效的对策是分布式发电大规模发展的关键。总结归纳了集中式供电模式的弊端和分布式供能模式的优势,对分布式发电相关研究课题进行了梳理和归类,综述了分布式电源并网带来的各种影响及其主要研究方向。指出（分布式电源）机（配）网协调和（微）网（配）网协调问题均是未来需要进一步研究和解决的重要课题;机网协调是分布式发电技术应用的基础,网网协调则是构建智能配电网的基石之一。     

一种饱和电力系统稳定器控制效果的判断方法

针对饱和线性系统，借助二次型Lyapunov函数，估计稳定域的一个严格子集。同时为了减少保守性，利用矩阵的Schur补性质，将如何选取该二次型Lyapunov函数的问题转化为标准的LMI凸优化问题。将该方法应用于电力系统，提出一种判断饱和PSS控制是否有效的方法。其主要思路是估计出饱和系统的稳定域，通过分析预想扰动的状态量是否位于估计的稳定域内，从而为判断此饱和PSS控制是否能有效镇定预想的扰动提供判据，利用算例验证了方法的有效性。     

计及广域阻尼控制的PSS均匀通信时滞极限计算

为定量分析采用全局信号控制的电力系统稳定器（PSS）的时滞稳定性问题，利用扫频法对计及广域阻尼控制的2级PSS控制策略和PSS辅助区间阻尼控制进行数学建模，并计算出各自的时滞稳定极限，进而定量分析了时滞PSS系统的控制性能。算例验证了该方法的有效性和实用性。     

新能源基地柔性直流送出系统小扰动电压支撑强度评估

系统电压支撑强度（简称系统强度）常用于描述系统电压响应性能和量化安全稳定水平,其中基于短路比的强度量化指标在描述新能源送出极限时具有简单直观的特点。然而,现有基于短路比的分析基础是以同步机提供短路容量或电压支撑为前提,难以适用于无同步机支撑的新能源基地柔性直流送出系统。为此,该文从小扰动角度探讨新能源基地柔性直流送出系统的强度评估问题,首先推导了该系统中多端口电流对母线电压的灵敏度传递函数矩阵,阐述了受扰后母线电压响应与系统静态电压稳定/小扰动同步稳定的定性关系;然后,基于送端柔直电压源等值思路,并结合新能源设备临界短路比提出了源-网分离的系统强度评估方法,将广义短路比推广应用到全电力电子系统,所提出的方法能快速分析在系统运行点处的静态电压稳定/小扰动同步稳定裕度,确定系统强度的薄弱环节以及系统强度提升的优化路径;最后,多风电场经柔性直流送出系统算例验证了评估方法的有效性。