电力系统的简化等值

一、前言在电力系统规划设计及运行分析计算中,由于电网规模、容量的日益增大,使电力系统分析计算受到计算机内存容量的限制,且需耗费较长的求解时间。因此,、电力系统网络结构的简化等值成为一个重要的研究课题。在电力系统动态模拟实验中,为适应所研究的电力系统网络结构和保证模拟精度要求。

电力系统低频振荡分析中同型多机的等值简化

提出了一种并列运行同型多台发电机的等值方法,以简化多机电力系统低频振荡问题的分析.该方法对系统状态矩阵进行相似变换,得到分块上三角或下三角矩阵,使原系统特征值可以通过主对角线上一系列相互独立的低维矩阵求得.基于此理论,同型多机系统可以等值为厂间模式子系统和厂内局部模式子系统.厂间模式子系统为一台等值发电机与电网连接,而厂内局部模式子系统仅和机组本身相关.这种等值简化方法可以有效降低系统矩阵的维数,并保留了原系统的全部特征值信息.算例结果证明了该方法的正确性.

基于边界节点量测信息的两端口网络等值方法

针对电力系统网络结构复杂以及外部系统网络参数完全未知等特点,提出一种基于边界节点量测信息的两端口网络等值方法,以对外部系统网络进行等值简化。该等值方法所需的量测信息为系统潮流计算得到的边界节点电压相量、有功功率和无功功率,利用确定的外部系统等值模型与边界节点量测信息之间的等式约束关系,经数值迭代计算得到外部系统模型的等值参数。通过IEEE 14节点系统实例对比等值前后系统的短路水平、潮流分布及系统动态特性变化情况,验证了所提等值方法的正确性及其工程实用性。

基于支路开断模拟的双端口黑箱外网静态等值方法

在电力市场坏境下,黑箱外网静态等值是有效解决互联子网独立潮流安全分析结果准确性的关键技术,现有研究存在参数估计值不稳定的严重问题。为此,提出一种基于支路开断潮流灵敏度的双端口黑箱外网静态等值方法。首先,针对常规的双端口互联电网,将外网等值为简化Ward模型。然后,利用支路开断潮流的灵敏度构造等值转移导纳与边界关联节点电压增量之间的线性关系。最后,在上述线性关系基础上采用最小二乘估计方法实现转移导纳的高效求解。一方面,利用上述线性关系,参数的估计只需要边界关联节点及其支路的几个电压量测和导纳参数,所需数据量和计算量较少,且不存在非线性方程迭代求解的初值设置问题和计算收敛问题。另一方面,除线性化误差外,上述线性关系严格成立,因而在估计精度方面也具有明显的优势。最后利用IEEE39节点系统和广东电网的仿真结果验证该论文所提方法的有效性。

哈密—重庆±800kV特高压直流受端系统等值研究

使用PSCAD/EMTDC软件对电力系统进行电磁暂态仿真时,需将实际电网分为内部系统、外部系统和边界系统3部分,并对外部系统进行等值简化。本文提出了一种用于电力系统相邻节点需要同时等值且存在耦合关系的潮流等值方法,有效地克服了传统方法的不足,并结合重庆电网的实际网络结构,确立了发电机组、负荷、交流通道、线路的等值方案。通过实例比较等值前后电网潮流分布、重要母线短路电流及系统暂态行为变化等情况,结果证明了所提等值方案的合理性及简化系统的工程实用性。

网络接线简化存在的问题及其对主变中性点电抗器选择的影响分析

目前,针对电力系统短路电流仿真计算中将负荷挂在某一较高的电压等级上,研究网络只保留2~3级电压的网络接线,网络接线的简化势必造成零序通路不完整的情况。本文首先分析了简化零序通路后存在的问题;其次分析了简化零序通路后对主变中性点电抗器选择的影响。算例分析表明,对于单相接地短路电流濒临超标且急需精确计算的节点,不完整的零序通路会给规划电网单相接地短路电流计算结果、500 kV主变中性点接地小电抗的选值等带来一些不确定性因素。因此,有必要对这些节点的下级网络完善1~2级电压的网络接线,使得母线单相接地短路电流计算结果更加精确。

加权容量法在风电场多机等值中的应用

大规模风电场接入电网对电力系统分析计算提出了新的要求,风电场的等值简化对电流系统潮流计算、继电保护整定尤为重要。使用加权容量法对风电场进行等值简化,对不同类型的电网故障进行仿真,同时计及不同的风速环境,通过对比风电场等值机与风电场详细模型的输出变化,验证了风电场等值在电力系统分析计算中应用的可靠性。

双馈风电场的轴系扭振特性与等值建模

为了研究双馈型风电场的轴系扭振特性,先建立双馈风力机的单机扭振和多机扭振小扰动模型,并基于多机系统状态方程提出一种适用于风电场多机扭振的等值简化模型。通过模态分析法分析多机小扰动模型的轴系扭振,发现多机组间存在扭振传递作用,说明风力机轴系扭振不仅仅是单机行为。以3台双馈风力机并联运行为例,通过时域仿真验证了该结论。最后,通过多机小扰动模型和多机等值简化模型的仿真结果比较证明了该等值模型保留了原风电场的扭振信息,降低了数据处理复杂度。

基于主成分分析的风电场等值方法的研究

针对系统中含有多随机变量的问题,提出了采用主成分分析对多电源提取有效的主成分来进行等值,结合REI等值对网络进行化简的方法。算例分析中运用了主成分分析方法进行了多台风力发电机的主成分提取,将提出的主成分看成虚拟的等效风力发电机来替换原有的多台风电机组,实现了有效的简化替换,降低了系统分析的复杂性。

异步电动机起动过程动态仿真及堵转判定方法

对异步电动机起动过程中阻抗变化曲线进行了深入分析 ,根据转差率与机端测量阻抗的变化特性 ,给出了起动过程中堵转的判定方法。利用 MATLAB软件中的动态仿真工具 SIMULINK建立了异步电动机起动过程的仿真模型 ,仿真结果验证了判据的正确性。

计及直流控制特性的多送出直流电网故障分析方法

利用直流换流器开关函数模型,结合直流控制系统的故障响应特性,建立了适用于送端交流系统故障分析的直流系统简化等值模型;利用该简化模型结合送端电网的网络方程及其不对称故障的边界条件,提出了一种含多直流送出的交流电网故障分析计算方法。利用PSCAD/EMTDC搭建了基于CIGRE标准测试系统的含三回直流送出的交流电网模型,对本文所提方法进行了大量的仿真验证,结果表明所提方法计算简单,且有较好的收敛性及较高的计算精度,为含多直流送出交流电网故障分析及其继电保护的整定配合等提供了定量分析依据。

互联电力网络复杂性研究的若干新进展

以复杂网络理论为先导,综述了清华大学电机系近两年的研究成果.针对静态电力网络,提出了分解与协调算法和输电线路脆弱度评估算法;针对动态电力网络,提出了简化与等值算法和同步化控制算法.同时提出了网络生长与演化模型,研究了电力网络的生长机制问题.

基于全景可观的深度聚合电网模型、求解方法及其应用

电力系统调度与控制正面临全局统筹、紧密协同的局面,而对外部电网的等值简化是该决策顺利实施的前提和关键。由于传统等值简化方法对等值电网“源”“网”“荷”的增加或删减操作改变了其结构和主动量、被动量,从而在电网全局统筹过程中,使调度与控制的精度面临挑战。对此,在电网全景可观环境下,提出了深度聚合电网模型及其求解方法和应用。首先,给出了发电厂、联络站的聚合方法,形成聚合电网模型。并在此基础上,将聚合厂站融合到输电线路,建立了深度聚合电网模型。然后,推导了深度聚合电网模型未知量与可调控量(发电机功率)之间的函数关系,并使用长短期记忆网络对其参数进行求解。最后,以经济调度应用为例进行仿真验证,证明了所提方法的有效性。