考虑极限诱导分岔的静态电压稳定域

随着高比例可再生能源在电力系统中的广泛应用,可再生能源的波动性和随机性对电力系统静态电压稳定评估带来挑战,电力系统静态电压稳定域(static voltage stability region,SVSR)可以全面分析和监测电力系统电压稳定性,其关键是快速准确地构建稳定域边界。针对传统连续潮流法和非线性规划法计算量大的问题,提出一种基于SVSR边界拓扑性质的SVSR边界构建优化模型,根据边界连续且光滑的性质,由已知边界点通过预测-校正方法直接计算相邻边界点。在此模型基础上提出一种极限诱导分岔识别方法,构建考虑极限诱导分岔的SVSR边界。最后通过算例分析验证了所提方法的可行性和准确性。

多端交直流配电系统的降阶建模与稳定域分析

随着不同电力电子设备的广泛接入,交直流配电系统的稳定性分析变得更为复杂,已引发多起低频振荡事故,严重危害到系统安全稳定运行。如何简化复杂的交直流配电系统模型,分析不同参数下直流电压的动态特性,是提高系统稳定性、避免系统振荡失稳的关键。文中以三端交直流配电系统为研究对象,首先,通过建立等值单机模型实现了多端交直流配电系统的等效降阶。其次,基于等值单机模型,推导了直流电压的低频分析模型。在实现低频模型降阶的同时,得到了直流电压动态性能的解析表达。再次,基于等值单机模型的传递函数和解析表达式,提出了一种稳定域分析方法,研究了系统参数变化对稳定域和系统动态性能的影响规律。最后,基于软件仿真模拟与硬件在环实验,验证了所提方法的有效性。

MMC-HVDC交直流混联系统小扰动稳定域迭代求解和形态分析

随着高压直流输电技术的发展,区域电力系统将拓展为大规模交直流混联系统。因此,需要建立可以同时精确刻画交直流动态的大规模交直流混联系统模型来研究混联系统的动态与稳定性。文中考虑了交流侧和直流侧的详细动态,建立了异步联网的模块化多电平换流器型高压直流(MMC-HVDC)交直流混联系统的状态空间模型,给出了具体的解析解形式,并推导了多重迭代信赖域算法。所提算法建立了决策变量空间内的点与平衡点的映射关系,结合Hopf分岔识别边界,提出了一种多重迭代求解小扰动稳定域边界的方法。在利用Simulink仿真验证模型准确性后,以发电机出力作为决策变量绘制了交直流混联系统稳定域,利用特征根和参与因子定量研究了直流失稳和交流失稳的机理以及控制策略和控制参数对稳定域边界的影响。对比分析了多区域的混联系统与交流系统的稳定域,结果表明换流站和直流网络的引入可能使多区域系统稳定域边界呈现多约束共同决定的近似分段线性拓扑特性。

基于分段仿射阻抗模型的电压源变流器小扰动稳定域在线构造

近年来小扰动振荡事故频发,亟需建立能反映新能源并网系统全工况的在线稳定域。小扰动在线稳定域可以为时变性和波动性下新型电力系统的安全评估和控制优化提供强有力的支撑。因此,提出基于分段仿射阻抗模型的电压源变流器(voltage source converter,VSC)小扰动稳定域在线构造方法。首先,该方法使用电压、功率和频域因子作为分区变量,离线构建VSC的分段仿射阻抗模型。在线计算时根据运行工况可以快速定位运行分区并确定对应的线性仿射模型,从而极大地提高阻抗计算的效率。其次,提出VSC稳定域边界点的双层优化模型,利用改进的广义奈奎斯特判据和复合形法进行快速求解。然后,通过改变双层优化模型的求解方向搜索边界点,基于分段拟合获取准确的边界解析式。最后,仿真算例和实验结果表明,分段仿射阻抗模型与全阶阻抗模型误差小于1%;该方法可以准确和高效地构建在线稳定域。

异步风电机组轴系模型稳定性及参数稳定域分析

风力发电是近年来我国电力系统发展的热门领域,风电系统的稳定性的研究成为重要的课题。异步风电机组轴系模型由风力机、轴系、异步发电机等部件组成,准确分析和研究模型运行的稳定性显得尤为重要。在已有的异步风电机组五质量块轴系模型的基础上,将模型进行约化,并考虑到模型中某些运行参数在实际系统中可能是在一定范围内变化的不确定值,利用动力系统稳定性的相关理论,借助Gersgorin圆盘定理等工具,讨论当模型处于稳态时,找出不改变模型稳定性的参数稳定域的一种方法,该方法为研究含异步风电机组的电力系统的失稳问题提供了参考。最后通过算例验证了结论的有效性。

含混合多端直流的电力系统静态电压稳定域构建

针对含混合多端直流输电(Hybrid-MTDC)的交直流系统静态电压稳定域(SVSR)构建难题,提出一种含Hybrid-MTDC的交直流系统静态电压稳定域边界(SVSRB)快速搜索的预测-校正方法.计及多类型换流站的控制策略切换特性和站间控制策略协同,构建含Hybrid-MTDC的交直流系统连续潮流模型,搜索SVSRB上的首个临界点.借助获取的首个临界点信息,根据SVSRB拓扑特性,通过所提预测-校正模型实现含Hybrid-MTDC的交直流系统SVSRB上相邻临界点的快速、准确获取,进而构建出含Hybrid-MTDC的交直流系统SVSR.通过含Hybrid-MTDC的IEEE 5节点和IEEE 118节点测试系统对所提方法进行分析验证,结果表明所提方法可实现含Hybrid-MTDC的交直流系统SVSR高效、准确构建.

基于PLL同步的弱连接VSC在严重电网故障下的解析注入电流稳定域构建

针对弱连接条件下锁相环同步电压源变流器WG-VSC(weak grid connected voltage source converter)系统的暂态同步稳定问题,首先建立了适用于分析WG-VSC系统在严重电网故障期间的锁相环同步暂态稳定问题的等效转子摇摆方程模型。然后利用改进的等面积定则I-EAC(improved equal area criterion)揭示了弱连接条件下VSC并网系统在严重电网故障下的暂态同步失稳机理;在此基础上,给出了系统在严重电网故障等大扰动下的保证系统暂态稳定的注入电流暂态稳定域的解析边界,为故障期间注入电流策略的制定提供了理论依据。最后,在PSCAD/EMTDC搭建了WG-VSC系统的详细开关模型,仿真结果验证了等效转子摇摆方程模型以及注入电流稳定域的有效性。

含多端柔性直流的交直流电力系统静态电压稳定域构建方法

针对高比例可再生能源并网给交直流电力系统静态电压稳定评估带来的挑战,提出一种含多端柔性直流(VSC-MTDC)的交直流电力系统静态电压稳定域(SVSR)构建方法。该方法根据含VSC-MTDC的交直流电力系统静态电压稳定域边界(SVSRB)的拓扑特性,计及SVSRB搜索过程中换流站控制策略的转换,构建含VSC-MTDC的交直流电力系统SVSRB快速求解的预测-校正模型。首先,该模型借助连续潮流求取出交直流电力系统SVSRB上的初始临界点;然后,根据交直流系统SVSRB上相邻临界点之间的关联,以上一个已求SVSRB临界点为初值,通过所提预测-校正算法求解下一个SVSRB临界点,在此过程中,计及换流站运行参数越限带来的控制策略转换问题,实现SVSRB临界点的准确求解,以提升SVSR的构建精度和效率,增强交直流电力系统的电压稳定态势感知能力;最后,将所提方法应用于含VSC-MTDC的IEEE 5节点测试系统和IEEE 118节点测试系统中进行分析。结果表明,所提方法可实现交直流电力系统SVSR的准确、高效构建。

电力系统静态电压稳定域边界近似的空间切向量法

针对电力系统静态电压稳定域边界(staticvoltage stability region boundary,SVSRB)近似解析表达式的构建问题,该文提出一种SVSRB近似的空间切向量法。首先采用SVSRB搜索的预测–校正算法搜索静态电压稳定域(static voltagestabilityregion,SVSR)临界点,然后基于该临界点处空间切向量的空间角与最大空间角阈值的关系,对SVSRB进行初始分段近似,以SVSR临界点到初始近似边界的距离与最大距离误差阈值的关系为依据,对初始近似边界进行二次近似,计及SVSRB曲率的变化,得到更为精确的SVSR分段超平面近似边界,实现SVSRB近似解析表达式的构建,该方法可有效提高SVSRB近似精度,增强电力系统电压稳定的态势感知能力。最后,将所提方法应用于WECC3机9节点测试系统和欧洲电网13659节点测试系统,结果表明,所提方法可有效实现SVSRB精确近似解析表达和准确构建。

一类非线性动力系统关于设定时间的实用稳定域估计的研究

利用函数讨论了一类非线性动力系统实用稳定域估计;给出了动力系统存在实用稳定域的条件及其针对具体的动力系统具体构造实用稳定域估计的方法;给出了系统存在实用稳定域估计及设定时间的稳定域估计的判别条件。从理论上针对一类非线性系统利用李雅谱诺夫函数和分析相结合的方法讨论系统的实用稳定域,给出稳定域的估计范围。对已有文献的结果改进,得到了更简单实用的条件,使得判定条件的适用范围更广。

自抗扰控制器稳定域与鲁棒稳定域计算及工程应用

为提高自抗扰控制(active disturbance rejection control, ADRC)技术在工程应用中的整定效率和降低参数整定带来的可能风险,本文从工程实际应用出发,提出了一种基于D–分割法的n阶ADRC参数稳定域的求解方法和基于Ms约束的鲁棒稳定域求解方法,并给出了各自的计算步骤.通过数字仿真和水箱实验台实验验证了计算方法的有效性.基于上述工作,将基于该方法整定的ADRC应用于实际火电机组二次风控制系统中,获得比原有比例–积分(proportional-integral, PI)控制器在大负荷变化范围内具有更快响应速度和更强鲁棒性的效果,这为ADRC的大规模工业化应用提供了一种简单有效的参数稳定域和鲁棒稳定域的计算方法,具有实际的工程意义.

割集功率空间上静态电压稳定域的实用边界

提出了电力系统在割集功率空间上静态电压稳定域边界的实用表达方法。用临界割集将系统分为地理上互不连通的两部分,即相对集中的弱节点区域和非弱节点区域,利用连续潮流,搜索大量的电压稳定临界点,以临界割集上线路的有功和无功潮流为坐标,并通过最小二乘法,将获得的临界点以超平面的形式拟合出电压稳定域的边界,其误差可满足工程应用的要求。这种方法既达到了使复杂电力系统降维的目的,又方便了运行人员监视系统稳定性。同时,电压稳定域边界以超平面形式表示,为电力系统的在线安全分析、评估和优化提供了简明、方便的解析工具。该方法在IEEE 14节点、IEEE 39节点、IEEE 118节点等系统和EPRI 1000节点系统的算例中得到了很好的验证,均以较小误差满足工程需要。

在线电力系统静态稳定域的研究及其应用

日益复杂的电网迫切需要在线监控,而寻求简捷、有效的分析方法是在线监控得以实施的关键。静态功角稳定和电压稳定在本质上是统一的,根据二者极限处特性的关系,在相角和功率因数角δ-Φ空间上构造出静态稳定域,并在此基础上,提出一种以节点稳定裕度为目标的定量化切负荷快速计算方法。该方法采用量测量进行等值,间接避免了潮流计算和具体临界值的求取,从而弥补了传统方法在线应用中存在的系统规模过大、非线性模型不准确、计算速度慢的缺陷。仿真结果表明,该方法物理概念清晰、计算简单快速,有在线应用前景。

电力系统割集空间静态电压稳定域的可视化及实现

安全域的可视化可以提高电力系统的可观测性,帮助调度人员快速估计系统当前的安全状态,针对应采取的预防性措施做出正确的预断。介绍了静态电压稳定域可视化系统的理论与数值仿真依据,以及在河南电网调度通信中心能量管理系统(EMS)上的可视化软件的开发情况。该软件包以定时获取SCADA实时量测数据为基础,快速计算关键断面在割集功率空间中的潮流传输极限边界,并采用OpenGL 3D图形开发技术首次实现了电力系统稳定域在EMS上的可视化,为运行调度人员提供了系统电压稳定性测度的直观显示。由于避免了大规模的连续潮流计算,每个计算周期在几秒至几分钟内(由网络规模大小决定)即可完成,因此在线电压稳定性监视功能得以实现。软件包在Digital UNIX操作平台上开发,对多种UNIX系统具有很好的兼容性和可移植性,为在新一代EMS中嵌入该功能模块奠定了良好的基础。

基于稳定域边界理论的暂态稳定指标及其应用

基于故障后电力系统稳定域边界的隐式方程,提出了隐式的暂态稳定指标,并利用稳定域的二次近似方法给出了该暂态稳定指标的一个近似估计。进一步,将所得的暂态稳定指标应用于临界切除时间计算和故障排序,其中临界切除时间由求解暂态稳定指标和切除时间的拟合二次方程得出,故障的严重程度排序由比较该暂态稳定指标直接得出。最后,在IEEE 3机9节点和新英格兰10机39节点系统中进行的仿真结果验证了所提出的暂态稳定指标的准确性。

基于割集功率空间上的静态电压稳定域局部可视化方法

提出了一种新型快速的割集功率空间上电压稳定域边界局部近似算法,以用于实现静态电压稳定域的可视化。该算法首先在电力系统状态空间上推导出求解电压稳定域边界局部的线性方程组,利用该方程组可快速地求解出状态空间上的一组近似电压稳定域边界点;然后通过潮流方程将边界映射到割集功率空间上,解决了电压稳定域可视化的降维问题。在此基础上,可利用最小二乘法拟合出割集功率空间上的一个超平面,用以近似地表达电压稳定域边界。IEEE118节点系统算例结果表明,该方法能在割集功率空间上以较小的误差快速地近似表达出电压稳定域边界的局部;算法 对于实现电压稳定域的在线计算及可视化具有一定的实用价值。

东海陆坡及相邻槽底天然气水合物的稳定域分析

利用实测的海底温度和海底热流资料对东海陆坡和冲绳海槽中轴以西的槽底地区的海底温度场和热流场进行了分析 .利用地震声纳浮标和OBS(OceanBottomSeismometer)资料将本研究区的地层划分为 6层 ,自上而下地层的速度分别为 1.8(1.8～ 2 .2 )km s、2 .2 (2 .0～ 2 .5 )km s、2 .8(2 .7～ 3.2 )km s、3.4～ 3.6km s、4 .2 (4 .1～ 4 .7)km s、5 .1km s.上部的 1.8～ 2 .2km s的速度层相当于第四纪的地层 ,2 .8km s的速度层相当于上新世上部的地层 ,3.4～4 .2km s的速度层相当于上新世下部的地层 .天然气水合物稳定域覆盖的面积从水深约 5 0 0m的陆坡下缘到冲绳海槽的中轴部分约 70 0 0 0km2 ,相当于整个东海海域面积的十分之一 .稳定带的厚度从 4 0 0m(研究区中部 )到 110 0m(研究区北部和南部 )不等 .适合水合物稳定赋存的地层主要是第四纪 (1.8km s、2 .2km s)和上新世的地层(2 .8km s) .根据热流、构造活动性和稳定带的厚度分析 ,研究区北部和南部更适合天然气水合物的稳定赋存 .

静态电压稳定域局部边界的快速搜索新方法

可再生能源的波动性、随机性和需求响应的不确定性对电力系统的静态电压稳定评估带来全新挑战,静态电压稳定域（static voltage stability region,SVSR）是分析和评估含随机性和不确定性因素影响的电力系统电压稳定性的重要工具。传统基于连续潮流的SVSR构建方法虽可保证构建精度,但计算效率较低。为提升高精度SVSR的构建效率,提出一种快速搜索SVSR边界的新方法。该方法基于SVSR边界的拓扑特性,根据SVSR边界上相邻临界点之间的关联关系,构造SVSR边界快速搜索的通用数学模型。针对该模型,首先采用连续潮流确定初始SVSR边界点,然后采用预测–校正方法求解所提模型,实现SVSR边界上所有边界点的快速搜索,进而构建出SVSR边界。最后,通过WSCC 3机9节点系统和IEEE-300节点系统对所提方法的正确性和有效性进行校验,结果表明,所提方法可实现高精度SVSR边界的快速搜索。

电力系统时滞稳定域临界点的快速搜索新方法

提出一种在二维时滞空间中快速求解电力系统时滞稳定域的新方法。依据电力系统时滞稳定域临界点关键特征值具有周期性的特点,通过空间映射构建临界函数,借助二分法在有限区域内求解该函数,获取时滞稳定域临界点的关键特征值及相关信息;再通过逆映射求取电力系统时滞稳定域的临界时滞,采用微扰方法判定临界时滞所围成的小扰动时滞稳定域,并进一步推广到大范围时滞区域中。该方法计算速度快、精度高,WSCC 3机9节点算例验证了所提方法的可行性和有效性。同时,对时滞稳定域边界拓扑特性深入研究表明:时滞只诱发稳定系统出现Hopf分岔,不会导致新的奇异诱导分岔点产生。

利用回路电流和节点电压混合分析法快速构造电压稳定域

应用回路电流和节点电压混合分析法对π型基本回路模型进行了分析,给出了一种利用节点注入功率和网络参数快速构造基于状态空间的电压稳定域的方法。提出了一种新型快速计算电压稳定裕度的指标,该指标以负荷节点注入电流幅值的平方与节点无功功率之间的差值来表征电压稳定裕度。最后将所提出的方法应用于IEEE30节点系统和IEEE118节点系统,并与已有算法进行了比较,验证了该方法的可行性。