复杂场景下失步中心定位及振荡中心漂移规律

研究了电力系统发生失步振荡时,系统两侧电势幅值不等与全系统阻抗角不相同同时存在的场景下,基于等值双机系统的失步中心的定位方法和振荡中心的漂移规律,进而实现了振荡中心的实时定位。文中通过定义的节点位置函数与两侧电势幅值比的关系确定失步中心位置,给出了联络线上是否存在失步中心的条件。在失步中心定位的基础上,分析了振荡中心的漂移范围及4种典型漂移状态,提出了基于母线处测量阻抗相位角的振荡中心定位判据。仿真结果验证了分析的正确性。

基于广域测量信息的失步中心快速定位方法

研究了能够减小系统频率偏移影响的相量算法,提出了一种基于母线电压的失步振荡识别方法和一种失步中心快速定位的新方法。所提定位方法依靠广域测量系统上传的3组电压、电流数据,在系统两侧电势幅值不等和全系统阻抗角不同同时存在的场景下,通过求解测量阻抗轨迹方程与全系统阻抗折线方程的交点,能够在失步振荡发生后而两侧电势相角差未达到180°时定位失步中心所在元件,并利用实时测量数据与理论计算值存在的关系确定失步中心出现的时刻,从而为复杂电力系统失步解列断面的确定和解列时刻的选择提供依据。仿真结果验证了所提方法的有效性。

一种捕捉失步中心位置的新方法

目前工程应用的失步解列装置基本是通过最小测量电压或最小测量视在阻抗幅值去捕捉失步中心的位置,然后判断装置是否实施解列,但仅通过电压幅值或反映电压幅值的视在阻抗幅值不能判断失步中心的位置方向。无功功率与电压存在强耦合的关系,通过u cosφ轨迹过零等方法可以判断出失步中心出现的时刻,此时瞬时无功功率在失步断面联络线上呈单调性分布且在失步中心处大小为0。基于此,提出了通过无功功率捕捉失步中心位置的算法。该算法在确定失步中心的位置范围的同时可判断出失步中心的位置方向,可给出更多的振荡信息。最后,通过仿真进行了必要的说明。

基于电压相量空间的电网失步中心特性解析及精准定位方法

利用电网广域相量信息,挖掘电网振荡特性并识别失步中心位置,为电网解列控制提供决策依据,对大电网在线暂态稳定主动防御具有重要的工程应用价值。首先,基于简单两机系统,在两机不同电势及系统阻抗分布情况下,探讨了两机相角差递增时各观测点的电压幅值、相角及电压相量的轨迹特征,表明失步中心相量轨迹为过零的圆;其次,基于电压相量图,在阻抗坐标空间内,推导并证明了失步中心所在位置阻抗分布为圆或直线的解析方程,该方程与两机电势及系统阻抗大小具有关联关系;进而,可实现失步振荡中心在线精准定位。简单两机系统和IEEE-9算例,验证了所提方法的有效性。

失步中心的定位方法及影响因素的研究

以两侧电势幅值不同、全系统阻抗角不相等的等值双机系统为例,基于母线处测量阻抗轨迹和全系统阻抗折线的数学解析式,提出了一种失步中心的定位方法.为了找到两侧系统运行方式变化、两侧系统电势幅值比变化和全系统阻抗角不相等对失步中心位置的影响规律,本文构造了位置函数.通过两侧系统电势幅值比与关键节点位置函数的比较,研究了两侧系统运行方式变化对失步中心位置的影响规律.通过分析结合仿真的方法研究了电力系统两侧电势幅值比变化以及全系统阻抗角不相等对失步中心位置的影响规律.所做工作有助于实时失步解列控制方案的设计和实现.

基于电压相量轨迹的失步振荡中心特性解析及解列断面预判

利用电压相量轨迹信息解析电网失步振荡中心分布特性并实时预判解列断面,能够为主动解列控制提供决策依据。首先针对两机失步模型,证明了沿线各节点的电压相量轨迹是圆,其圆心坐标、半径大小与两侧电势及节点位置有关,依据失步振荡中心的电压过零这一特征,推导出失步振荡中心分布特性是圆或直线的解析方程;其次,针对理想两群摇摆,提出了无需等值参数辨识的失步振荡中心精准定位方法,针对实际电网环境下的失步振荡,利用失步振荡中心所在线路端点的电压相量轨迹与坐标原点的位置关系,构建失步振荡中心所在线路的预判指标,指标存在固定临界值零;最后,提出了失步解列断面预判方法,仅依据线路端点量测即可实现实时预判。500kV两机系统、IEEE-118节点系统和实际交直流混联电网算例验证了方法的有效性,方法计算简单、适用性强、时效性好,具有较高的工程应用价值。

多频失步振荡场景下大区互联电网失步振荡中心电压频率演变规律研究

交直流互联电网背景下,复杂的运行方式和多变的故障形式导致系统失稳模式不再局限于两群失稳。现有基于等值两机模型的失步振荡中心定位方法受到严重挑战,多频失步场景下失步振荡中心的电气量特性亟待研究。该文基于理论分析,针对等值3机系统失步振荡中心频率特性进行了较为深入的研究,提出了相应的失步振荡中心定位方法。首先,构建并求解3机等效系统的失步模型,并推导系统内任一点处电压幅值、频率等电气量的解析表达式;然后,基于所得解析表达式详细分析多频场景下失步振荡中心电气特性:位于失步中心异侧的站点电压频率播送方向相反,且电压频率曲线间无交点;位于失步中心同侧的站点电压频率播送方向一致,且电压频率曲线间存在交点;最后,WSCC系统与某实际区域电网仿真验证了所得结论的正确性。

基于电压频率特性的大区联网失步振荡中心研究

长距离、大区互联电网背景下,研究电力系统失步中心的电气量特性是解决失步解列问题的关键点之一。为此,基于理论分析,从频率的角度研究了失步中心电气量的特性,提出了基于电压频率特性识别与定位失步中心的方法。通过构建与求解电网的失步模型,得到失步振荡时任意位置的电压频率解析表达式,基于此,详细分析了失步中心与非失步中心的电压频率特性,得出相应结果:失步中心的电压频率等于系统两侧等值电势平均电压频率;在失步中心同一侧不同位置的频率在时间轴上存在相似的变化规律且曲线有交点;在失步中心两侧的电压频率变化趋势相反且曲线不相交;距离失步中心越近电压频率振荡越剧烈。四机两区域系统和某实际区域互联电网算例的仿真结果验证了上述方法和结论的正确性与有效性。

基于电压相角轨迹的多频系统失步振荡中心定位及预警策略

随着特高压交直流工程迅速发展,系统受到大扰动后面临多群失稳问题,多频失步振荡场景下的失步中心迁移规律亟待研究。推导了三机等值系统振荡中心位置表达式,分析了振荡中心的迁移规律,进而得到多频振荡下失步振荡中心出现的充要条件,并将其描绘成等值三机电压相角轨迹在相角平面中所满足的约束条件,提出一种失步中心预警策略。该策略依据电压相角轨迹接近约束条件时等值机的电压相角与频率,预判失步中心出现的地点与时刻,提前激活解列装置,使其在失步周期的最佳时刻动作。最后,PSS/E中三机九节点与IEEE118节点算例验证了所提方法的有效性。

基于Ucosφ和无功功率特征定位电网失步振荡中心的方法

传统失步振荡中心定位方法是在等值两机系统前提下基于单端就地电气量提出的,难以应对大电网的复杂多变。基于广域测量系统,提出一种定位复杂电网失步振荡中心的方法。首先以电流变化量作为失步启动判据,运用Ucosφ过零特征判定失步并确定振荡中心位置范围,继而利用无功功率特征准确定位失步中心所在线路。最后应用DIgSILENT仿真软件对新英格兰10机39节点系统进行了仿真,验证了该方法的可行性和准确性。

高频切机措施对失步振荡中心迁移的影响

为减小失步振荡中心迁移对系统解列的影响,基于两机系统失步振荡中心迁移的一般规律,研究了高频切机措施引起的等效电抗及等效电动势变化,得到了切机后失步振荡中心迁移的函数表达式。同时提出了切机后失步振荡中心迁移的临界曲线和临界区域,得到了高频切机措施影响失步振荡中心迁移的规律。结合实际电网发生多重严重故障的案例,在失步振荡过程中,高频切机措施会使失步振荡中心朝被切电源一侧迁移,在进行高频切机时,应尽快切除稳定性较差机组,避免孤立系统出现二次失步现象,有利于孤立系统快速恢复稳定。仿真算例对工程实践中增加预想故障类型,考虑第三道防线措施相互配合,和布置解列装置安装点具有指导意义。

电力系统失步解列综述

对国内外目前电力工程中应用的电力系统失步解列装置的原理进行了概述和分析,通过对目前失步解列装置研制方法的分析与研究,指出目前大部分应用的失步解列装置的实现原理,实质上反映了失步断面联络线上有功功率周期性过零的特征,这易于将同调机群间发生同步振荡的联络线误切,故建议目前的失步解列装置应具备正确捕捉失步断面(中心)的能力。基于光纤通信系统将失步解列装置组合成失步解列控制系统,应是当前解决大区失步解列问题的主要发展方向之一,但应当首先寻找到可用于协调解列装置的失步断面电气量共性。预测性快速失步解列是当前学术上研究的热点,其需要解决的关键问题是能否准确预测并有效可靠地实现于实际工程之中。最后,对大区多频失步振荡的解列问题进行了探讨。

基于无功功率捕捉失步解列断面的理论研究

就等值双机系统在失步振荡过程中失步断面联络线的电气量进行了研究分析。当多机电力系统失步成2组同调机群,失步断面通常是由考虑到解列后子系统的同步运行并可以将系统解列成2个同调子系统的一组联络线组成。这组联络线的电气量的共同特征主要是:失步断面联络线上有功功率周期性过零振荡;失步断面联络线上有一点(失步中心),其电压幅值的变化幅度明显大于联络线的其他地方,且距离失步中心越远,幅值变化越小,即在失步振荡过程中,失步断面联络线存在明显的电压梯度;失步过程中,无功功率由失步断面两侧流向失步断面中。利用有功过零判断振荡周期并在该周期内对无功功率进行积分,该积分值能够反映出失步断面的这些特征。基于此,提出了基于无功功率寻找失步解列断面的方法。

基于母线电压频率的失步振荡解列判据研究

在复杂互联电网背景下,研究能够实时、准确判定失步中心的解列判据是电网实施解列的先决条件。从瞬时频率的角度研究失步中心电气量的特性,提出基于母线电压频率的电力系统失步解列判据。首先,通过建立与求解电网的失步模型,得到失步振荡时任意位置的电压频率解析表达式,详细分析失步中心与非失步中心的电压频率特性。然后,构造失步中心迁移的典型场景,研究该场景下电压频率的变化规律。最后,提出基于母线电压频率的解列判据,给出判据的使用说明。判据实现较简单,判据可以适应失步中心的迁移,且不受电网结构与运行方式的限制。CEPRI 36节点系统和某实际区域互联电网算例的仿真结果验证了所提判据的正确性和有效性。

异步运行状态下振荡中心研究

基于等值两机系统模型,提出一种系统异步运行过程时求取振荡中心新的算法——函数求导法,分析了振荡中心与失步中心的位置以及漂移轨迹的特征,得出联络线两端等值电势幅值不等是产生振荡中心漂移的真正原因,失步解列的依据是失步中心的位置的确定。

捕捉失步断面的实现方案及其仿真

目前国内外的失步解列装置基本上是基于装置安装处的本地电气量去判断系统的失步特征,因而难以确定失步中心真正所在的失步断面联络线。系统失步后,周期积分无功总是倾向于流入失步中心所在的断面之中。随着光纤通信系统在现代电网中的广泛应用,文中提出了一种基于光纤互(纵)联,通过对系统双(多)端电气量的测量去寻找失步断面的新型失步解列方案。该方案通过对联络线双端电气量的采集,计算出发生有功过零的联络线上有功过零两次期间的瞬时无功积分值,并基于光纤通信系统寻找到联络线上计算出的无功积分值呈现出由两端流入的联络线即为失步断面联络线。通过对全网解列装置的振荡周期次数动作整定值的统一,实现同时断开失步机群间的电气联系,从而平息失步系统的振荡,防止事故扩大。该方案易于在工程中应用,可实现合理与有计划的解列。基于仿真研究验证了该方案的有效可实现性和优越性。

基于网络能量的电力系统失步解列方案

针对电力系统失步解列问题,从系统能量角度出发,探讨了系统解列策略中失步中心断面的识别、解列面的选取、解列时刻的确定几个关键问题.根据支路能量的大小即可确定异步振荡支路,进而确定失步中心断面;为使解列后子系统更易于恢复稳定,从系统动能与势能相互转换关系入手,确定系统解列面;根据解列后子系统积聚动能的大小分析了系统解列时刻.解列面和解列时刻的确定无需发电机的分群信息、不受网络结构和运行方式的限制,且有助于提高解列后子系统的稳定性,IEEE-68节点系统验证了该方法的正确性.

考虑次要失步机群的大区电网失步解列配置

通过对大规模电网的失步仿真研究发现,当系统失步时失步机群可能会呈现为主要失步机群和次要失步机群2种失步模式。主要失步机群决定着整个大区电网的失步中心断面联络线,而次要失步机群不能决定整个大区电网的失步中心断面联络线。该现象将导致通过捕捉失步断面电压最低点(失步中心)寻找失步断面联络线的方法一般只能将主要失步机群分开,却未必能够将次要失步机群也合理分布到与之同调的机群之中。因此,工程中应结合系统离线仿真分析,尽可能对有可能成为次要失步模式的机组安装失步解列装置,以作为一种后备,防止次要失步模式机组扰动系统,造成事故扩大。

基于振荡能量的失步振荡中心定位

失步解列在保护电力系统的稳定运行方面发挥着重要作用。然而,如果缺少失步振荡中心的位置信息,失步解列策略将无法得到有效实施。由于传统失步解列判据不能有效定位失步振荡中心,从振荡能量的角度阐释电力系统失步振荡过程,并创新性地提出了一个基于振荡能量的失步振荡中心定位方法。仿真算例验证了所提方法的有效性。

新能源并网场景下失步振荡中心迁移研究现状综述

电力系统的安全稳定运行尤为重要,当电力系统发生各类故障引发系统发生失步振荡时,需要将系统的失步振荡中心准确定位,然后进行解列以保证解列后的系统能稳定运行,将损失降到最小。首先,介绍了产生失步振荡的原理及危害。然后,针对当今国内外电网发生失步振荡时产生的危害,分别从就地信息和广域信息两方面对失步振荡中心定位方法进行归纳总结,并对新能源并网场景下影响失步振荡中心迁移的因素进行综述。最后,提出今后研究重点是将基于就地信息定位方法与广域信息方法相结合定位失步振荡中心,以及研究风速波动、光伏电源的控制技术、接入位置、是否有浮云遮挡、不同的功率控制方式、光伏电源的渗透率等关键性因素对并网系统失步振荡中心的影响。