解列后局部电网功角首摆失稳问题研究

基于EEAC理论,研究解列后局部电网功角首摆失稳问题。构建三区域互联电网,形成局部电网解列后等值模型。针对无故障解列和故障后解列两种情况,分析解列前后局部电网的等值单机无穷大母线(OMIB)系统的功角-功率特性曲线变化特点。结合解列后局部电网首摆功角稳定裕度计算,从对OMIB系统解列时刻的相对动能、解列扰动后的首摆加速面积以及最大减速面积的影响方面。分析影响首摆稳定性的因素。最后,基于电力系统安全稳定量化分析与优化决策软件FASTEST,在等值电网和实际大电网进行仿真验证。研究结论有助于采取有针对性的防控措施以提高解列后局部电网安全稳定水平。     

解列时刻对解列后孤网暂态稳定性的影响机理

解列时刻是解列后孤网能否保持同步稳定运行的一个关键参量.文中采用扩展等面积准则方法,将组成孤网的机组通过互补群惯量中心-相对运动变换映射为单机映象.基于单机映象等值电磁功率在解列前后的差值在等值功角变化区间上的积分,提出了解列时刻影响孤网暂态能量变化量的计算方法,从能量角度解释了不同解列时刻对孤网暂态稳定性的影响机理.进而提出了解列后孤网暂态稳定裕度对于解列时刻的灵敏度计算公式,判断延迟解列是否有利于孤网暂态稳定性,并通过仿真证明了分析方法的正确性.     

基于改进ucosφ的电网振荡解列判据研究

针对传统的ucosφ解列判据,研究其有效性以及局限性,基于等值两机系统,指出发电机相对功角在0°或者360°附近时刻时,ucosφ并不能正确反映振荡中心的电压,ucosφ解列判据容易发生误判.此时,需要对判据进行适当的修正处理,可以较为准确地捕捉到失步系统的振荡中心所在位置,对于防止装置误判、事故后的解列控制,以及减少由于解列造成的大电网故障损失具有重要意义.基于四机两区域系统的仿真验证了该方法的准确性和有效性.     

计及动作时序的电网在线快速主动解列策略计算

失步解列是保障电力系统安全稳定运行的关键技术之一,但常规研究利用强假设对解列后的动态过程进行规避,其实际应用时面临解列失效风险。针对该问题,提出计及动作时序的电网在线快速主动解列策略。首先,基于两机失步振荡模型,分析2种不同场景下电压矢量变化特性,提取表征振荡中心漂移规律的几何特征,进而构建振荡中心定位判据,确定初选断面并搜索断面邻域;其次,基于暂态能量分析了动作时序对孤岛功角稳定性的影响,通过计算不同开断方式下线路开断引发的功率突变量,给出各断面的最佳动作时序,以满足解列后功角稳定性约束;依据孤岛稳定平衡点求解及不平衡功率最小原则,优选最终断面以保证解列后频率稳定恢复能力,最终实现解列控制在时间与空间上的协同,IEEE-9和IEEE-39节点系统仿真结果验证了所提策略的有效性。     

基于电压矢量矢端轨线的电网主动解列断面快速定位方法

随着电网运行环境的复杂性、随机性日益加剧,实现信息驱动的电网主动解列断面快速定位具有重要的现实意义。首先,针对节点电压矢量的矢端轨线,基于3种向量距离定义,构建表征向量时序变化属性的特征空间;其次,基于IEEE-9系统分析系统稳定、失稳2种场景下电压矢量矢端的轨线变化,提取失步振荡时节点电压矢量的时序演进规律,并通过两机等值系统解释其合理性;最后,提出基于轨迹距离聚类的矢端轨线相似性评估方法,依据群簇扩展及功率平衡约束在线精准定位解列断面,并通过参数自适应调节及滑动时窗实时跟踪断面的迁移情况。IEEE-39系统和实际电网算例验证了该文方法的有效性,该方法无需复杂计算、耗时短、断面连通性强,具有一定的工程实践价值。     

华中—华北交流同步电网简化等值建模分析

为了深入地研究华中—华北交流互联同步电网的运行机理,将华中电网与华北电网简化等值成一个7机48节点系统,该等值系统较好地保留原型系统的联络线潮流静态特性、联络线功率动态特性、大扰动冲击特性和短路电流特性。通过对该等值系统仿真分析,初步证明了仿真中发现的四川区域电网个别母线严重故障导致华中电网与华北电网间交流联络线发生解列的现象属于功角失稳范畴,基于此提出了一种实用的可提高系统稳定性的措施。     

考虑系统一次频率响应特性与新能源不确定性的主动解列最优断面搜索方法EI北大核心CSCD

当发生严重故障时,电网状态急剧恶化,主动解列作为防止连锁故障和大范围停电的最重要控制措施之一,能够有效防止电网事故的扩大,而确定合理的解列断面是主动解列控制的核心。随着新能源的快速发展,需考虑其出力不确定性对电网解列后子系统频率稳定的影响。为此,提出一种考虑系统一次频率响应特性与新能源不确定性的主动解列最优断面搜索方法。首先,以总切机切负荷量和开断线路成本最小为目标,在孤岛连通性以及系统基本运行约束基础上,对解列后系统一次频率响应特性进行建模,结合频率变化率和频率最低点等频率稳定相关约束,来保证解列后系统运行的频率稳定。其次,引入负荷侧需求响应来有效减少解列后孤岛的源荷不平衡量,以支撑系统频率稳定;并且,为考虑新能源出力不确定性对解列后频率稳定的不利影响,建立了考虑新能源出力不确定性的主动解列断面搜索模型。最后,通过修改后的新英格兰39节点算例验证了所提出主动解列最优断面搜索方法的有效性。     

计及负荷特性的电力系统暂态受扰轨迹预测

针对电网规模的扩大,系统受扰后更易产生功角摇摆和振荡,负荷特性对电网动态的影响更为敏感,提出一种计及负荷特性的发电机暂态功角曲线预测方法。采用IEEE-9节点系统进行仿真验证,结果表明了所提算法的有效性。     

风机有功控制对系统暂态功角第二摆稳定性影响机理

该文着重研究大规模集中并网的双馈风电基地故障后有功控制行为对系统暂态功角第二摆稳定性的影响机理。首先基于静态扩展等面积定则,对双馈感应式风机接入后系统的网络节点电压方程进行改进,构建适用于含风电多机系统暂态功角稳定性定量分析的等值单机无穷大系统模型;利用该模型对双馈风机与两台同步机互联的简化系统进行解析分析,分别给出风电并网系统暂态功角第二摆失稳的充分条件、必要条件,揭示出故障后风机有功出力低会降低第二摆稳定性;进一步分析风电并网系统中功角第二摆稳定性与第一摆稳定性的关系,从整体上揭示风机有功恢复速率变慢会使原本只会出现首摆失稳的系统发生第二摆失稳,并最终导致系统整体稳定性下降;最后对机理分析进行仿真验证。所做研究拓展了当前风电并网后只关注首摆失稳的暂态功角稳定性分析方法,为大规模风电集中并网电力系统暂态稳定控制提供理论指导。     

双馈风机等效惯量控制比例系数对系统功角首摆稳定的影响机理分析

随着具备惯量调节能力的双馈风力发电机组大规模接入电网，电网的功角稳定特性变得更加复杂。该文以双馈风机（DFIG）接入两区域互联电网为研究背景，首先推导两区域惯性中心等效模型，分析DFIG直接接入电网时虚拟惯量对两区域惯性中心转子运动方程的影响；然后从系统暂态能量的角度出发，研究系统发生三相短路故障及负荷突增时，系统功角摆动方向不同、两区域互联系统DFIG等效惯量控制环节比例系数不同对系统加速及减速过程中暂态能量的影响，进而研究其对系统功角首摆稳定的影响机理；最后通过系统功角首摆最大偏移量对系统功角首摆稳定性进行评估，并在PSASP仿真软件中搭建两区域系统仿真模型，验证所提理论的正确性。     

基于改进递归融合算法的电力系统主动解列断面搜索方法

电力系统主动解列作为电力系统三道防线的最后一道防线起着至关重要的作用。提出了一种新的电力系统主动解列断面搜索算法。该方法基于图割集的搜索算法,通过"定位+搜索"的二阶段方法来求出最终的电网解列断面。相比于其他方法,该方法具有如下特点:根据电流追踪法确定了解列断面搜索区域,减小了解列断面的搜索范围;保证了非解列区域结构的合理性,减小了解列之后潮流计算不收敛的可能性;未对解列断面搜索区域内的节点进行合并,避免了合理解列断面的丢失;运用改进的递归融合算法进行断面搜索,可以搜索出区域内的全部的解列断面。通过对新英格兰系统和IEEE-118节点系统进行解列断面搜索的仿真计算,验证了该方法的有效性和准确性。     

适用于单测量端的快速解列判据

在现有快速解列判据的基础上,以减少解列装置的使用量和解列判据的计算量为目的,提出了适用于单测量端的快速解列判据。分析了等值双机失步振荡系统中,快速解列判据组相关量在失步联络线功角超前端和滞后端的变化特征,重点改进这种解列方式的功角变化率判据和有功功率变化率判据,以解决现有快速解列判据的测量点在线路滞后端无法正确识别失步振荡的问题。BPA仿真结果证明改进的快速解列判据在线路任何一端都可有效辨别出线路失步情况。     

电力系统振荡解列原理的分析与研究

分析了电网振荡时各电气量的变化规律,介绍了基于不同电气量变化规律的电网振荡解列判据,并从间接反映功角、直接测量功角和能量原理的反映三个方面对它们进行了分类,深入分析了各种判据的特点和适用范围。在此基础上对部分判据进行了改进,提出了基于有功功率变化量的新型解列判据。最后针对大型复杂电网提出了设计电网解列新判据应注意的问题和解列发展的方向。     

基于相轨迹MLE指标的暂态功角稳定在线辨识

为实现暂态功角稳定的快速预判,提出一种利用动态系统最大李雅普诺夫指数(MLE)对相平面中转速差—功角差轨迹特性进行分析的暂态功角稳定在线辨识方法。首先,介绍了MLE稳定判断原理及求取方式。其次,以单机系统为例,从物理机理上严格分析了不同场景下转速差—功角差相轨迹变化特性与暂态功角稳定之间的关系。进而,在利用递推最小二乘算法改进MLE求取方式的基础上,结合相轨迹特性自动优选参数,给出了无需传统方法中预先确定MLE符号观测窗口的暂态功角稳定判据,形成在线辨识方法。最终,利用双机等值思想将方法推广到多机系统。仿真算例验证了方法的正确性与有效性,方法对一摆、多摆稳定判断问题均有效,并对发电机分群结果有较强的容错能力。     

兼顾电网频率和功角稳定性的柯拉光伏电站低电压穿越关键性能指标优化

雅砻江柯拉光伏电站是西南电网首座百万千瓦级光伏电站,与木绒水电站构成大容量水光互补系统,其低电压穿越特性对电网频率、功角稳定性均存在一定影响。首先,研究了光伏电站低电压穿越影响电网频率稳定的机理、水光互补系统功角稳定特性,提出了一种量化评估光伏电站低电压穿越影响电网频率的工程实用方法;然后,分析了柯拉光伏电站低电压穿越关键性能指标对西南电网频率、功角稳定性及对负荷中心暂态电压稳定的影响;最后,提出一种兼顾电网频率和功角稳定性的光伏电站低电压穿越关键性能指标优化方法,并通过对柯拉光伏的仿真测试验证了所提方法的有效性。     

电力系统振荡解列原理的分析与研究

分析了电网振荡时各电气量的变化规律,介绍了基于不同电气量变化规律的电网振荡解列判据,并从间接反映功角、直接测量功角和能量原理的反映三个方面对它们进行了分类,深入分析了各种判据的特点和适用范围.在此基础上对部分判据进行了改进,提出了基于有功功率变化量的新型解列判据.最后针对大型复杂电网提出了设计电网解列新判据应注意的问题和解列发展的方向.     

基于EEAC的动态等值模型可信度评估方法

提出了基于扩展等面积准则(extended equal area criterion,EEAC)的动态等值模型可信度评估方法。首先,简要介绍了动态等值的基本原理及方法,讨论了动态等值模型的有效性问题;接着。应用基于EEAC的稳定分析量化理论。对不同故障下等值前、后系统的功角稳定裕度、临界切除时间等稳定量化指标进行对比,定义了等值系统的可信度指标。最后,以IEEE 10机39节点系统及福建电网为例,应用Fastest软件对采用不同等值模型算例系统的稳定量化指标进行了计算,在此基础上计算了其可信度指标。仿真算例结果表明,基于动态相似度及缓冲区的动态等值模型能更好地保持原系统动态特性,暂态稳定分析结果的可信度更高。     

一种考虑风电场并网的大电网快速主动解列策略

针对高风电渗透率电力系统的快速主动解列问题,提出了一种两阶段高风电渗透率下大电网全时段快速主动解列策略。在第一阶段,通过修正系统的收缩导纳矩阵将风功率进行等值,离线计算出电机耦合程度的分类结果并对其功角拉普拉斯矩阵进行在线修正,进而在线获得当前的同调分群结果;在第二阶段,以图论为基础,通过约束谱聚类算法将解列断面搜索问题转换为广义特征值求解问题,并运用改进k-means算法快速求取实时的最优解列断面。最后通过IEEE 118节点系统仿真,验证了所提策略的正确性、有效性和快速性。     

基于节点相关度可靠解列的网架结构优化研究

解列作为极端故障下确保重要负荷不间断供电的有效控制措施,对维护系统安全稳定有着重要意义。如何精准快速地找到失步断面并可靠断开,是当前解列问题的研究重点。针对当前解列过程中分群模式不显著,导致解列策略不收敛的难题,提出一种基于节点相关度的网架结构优化方法,通过调整线路支数降低解列难度。该方法基于慢同调理论构造节点相关度模型,综合考虑系统稳定约束条件,采用离散粒子群算法获取同调群强耦合、非同调弱连接的优化方案,使解列范围集中在弱连接区域。最后利用IEEE-118标准算例和新英格兰等值系统进行仿真验证,表明该方法确实能将高概率解列线路集中化,达到缩小解列决策范围的效果。     

基于虚拟同步发电机控制的VSC类同调等值方法

针对含有采用虚拟同步发电机控制(VSG)策略的电压源型换流器(VSC)的电网,开展其局部的电磁暂态仿真等值方法研究。分析了VSC具有同步发电机特性后的功角特性在电网等值中的可行性。类比交流同调性判别的方法,设计了适合于VSC的类同调判据,提出了基于虚拟同步发电机控制的VSC参数聚合方法。在PSCAD/EMTDC仿真环境下搭建了基于虚拟同步发电机控制的VSC并联运行模型,划分了内部区域和外部区域。基于系统在单相接地故障扰动下各VSC的虚拟功角曲线,判断了其类同调性,划分了不同的类同调VSC群,并分别进行了参数聚合。最后对比了等值前、后的外部区域对内部区域的输出有功、无功曲线,误差分析结果表明等值前、后VSC群的潮流基本不变,从而验证了所提基于虚拟同步控制的VSC群类同调等值方法的正确性和有效性。