基于继电保护隐性故障的电力系统连锁故障分析

分析了现有的三种继电保护隐性故障模型,建立了新的线路潮流越限时隐性故障模型。该模型考虑了由保护定值导致的可修复隐性故障、由硬件老化导致的不可修复隐性故障以及由恶劣环境等因素引发的隐性故障。采用直流潮流法对电力系统进行连锁故障风险评估,找出风险指标大的关键线路,并据此提出了减小系统连锁故障风险的措施。对TS-9节点系统仿真结果表明,通过提高线路保护装置的可靠性,改善线路的负载能力都能降低风险值,减小系统发生停电的概率。

基于WAMS的电力系统机电暂态过程动态状态估计

广域同步测量系统(wide area measurement system,WAMS)作为一种量测手段,不可避免地会存在量测误差和坏数据。如果对WAMS量测数据不进行估计而直接应用,将有可能导致采取错误的控制策略,甚至恶化系统状态,造成严重后果。针对该问题,根据WAMS实测数据,提出了一种电力系统动态过程中发电机状态变量估计的新方法。该方法将发电机转子运动方程与外部网络解耦,进而给出对WAMS实测功角轨迹进行估计的模型,提出了相应的坏数据检测和剔除方法以及整体算法流程。仿真结果表明该方法可以实时提供估计后的发电机状态信息,有效减小WAMS量测数据误差及坏数据的影响,为基于WAMS的各种动态应用与实时控制打下了基础。

负荷模型不确定性对电力系统动态仿真的影响

为解决蒙特卡洛模拟法仿真次数过多、消耗时间过长等缺点,采用一种新的不确定分析方法——概率分配法(probabilisticcollocationmethod,PCM),定量分析动态负荷所占比例的不确定性对动态仿真及稳定的影响裕度。新英格兰10机39节点系统的仿真分析验证该方法在电力系统动态仿真中的实用性和有效性。仿真分析显示离故障点较近且负荷较重的节点,其动态负荷所占比例的不确定影响最大;某些距故障点较远但负荷较重的节点,其不确定性对暂态稳定仍有较大的影响。对电力系统的动态仿真结果表明PCM方法可直接在输出响应与指定参数间建立多项式关系,仅用参数的概率密度函数及少量仿真便可快速估计出响应的概率分布,从而对响应进行不确定性分析。

利用WAMS的电力系统动态状态估计结果校正

由于电力系统的动态特性,由广域测量系统(wide area measurement system,WAMS)/数据采集与监视控制(supervisory control and data acquisition,SCADA)系统收集来的量测信息不可避免地存在粗量测误差、系统状态突变等各种异常情况。针对这一问题,提出一种采用自适应动态状态估计器的并能有效检测、辨识和排除WAMS/SCADA系统中异常情况的信息校正算法。该算法依据动态状态估计器预测系统状态的能力,利用标准化新息以及加权新息与标准化新息的最大比值来检测和辨识多个坏数据、负荷突变、网络拓扑结构错误以及这3种异常同时发生的情况,并利用标准化新息和残差来验证异常处理的效果。数值结果表明所提算法能够快速、准确、有效地检测、辨识和排除动态状态估计过程中的各种异常情况。

电力系统无功优化线性规划问题中线性步长的动态调整策略

提出了一种电力系统无功优化线性规划问题中线性步长的动态调整策略。利用潮流雅可比矩阵直接变换求取灵敏度系数矩阵,并引入信赖域思想,建立了基于信赖域的无功优化新模型,采用原?对偶内点法直接求解。IEEE14节点、30节点、57节点系统的计算结果表明,该算法能有效解决无功优化线性步长的选择问题,同时在初始点的选择上不要求从内点启动,迭代收敛次数稳定,可用于电力系统无功优化的实用化计算。

应用界标分界法的电力系统动态仿真准确度评估

动态仿真在电力系统分析方面已得到了广泛的应用,成为系统设计、运行不可缺少的工具;仿真的准确度直接决定了系统运行的安全性和经济性。针对现有仿真准确度评估方法的不足,综合了界标分界法与直接距离法,提出了基于形状相似度和数值相似度2个指标的电力系统仿真准确度的评估方法。该方法克服了在噪声干扰情况下应用规范系数法求解形状相似度时评估结果失真的问题,其评估结果可为使用人员进行模型修正提供参考依据。结合2004年某地区大扰动试验的实测数据及使用不同负荷模型进行后验仿真的计算结果,进行了算例分析,验证了该评估方法的可行性。

电力系统仿真模型有效性的动态评估

只有提高模型及其参数的有效性才能提高先验仿真结果的可信度。因此提高仿真可信度的第1步工作就是要建立模型有效性评估体系,使研究人员能详细掌握所有模型及其参数的情况。分析了模型的建模理论、参数的来源及后验仿真对模型有效性的影响,提出了基于这3方面因素的模型有效性评估方法,并分析了对模型有效性进行动态评估的重要性。最后给出了具体的指标动态修正流程,便于该评估体系用于生产实践。

小波熵证据的信息融合在电力系统故障诊断中的应用

电力系统中快速准确的故障诊断是事故后隔离故障元件、恢复系统正常运行的首要前提,具有重要意义。该文从信息融合的角度出发,提出利用多种小波熵测度的融合来解决电力系统故障诊断问题。小波熵测度由于结合了小波变换和信息熵理论的优势,能快速准确地提取线路故障特征,但由于故障的不确定性和多样性,依靠单一的小波熵测度诊断故障可能出现诊断困难或诊断失真等问题,因此提出采用D-S证据理论对多种小波熵进行信息融合,并采用范数加权平均的方法来建立基本可信度分配,以基本可信数的决策方法来实现故障模式诊断。基于EMTDC和Matlab的仿真证明,该方法能提高对故障诊断结果的支持度及故障诊断的准确性和实时性,是故障模式定量诊断的一种可行性新方法。

基于能量角度的共振机理电力系统低频振荡分析

电力系统共振机理低频振荡,即由于扰动的频率与系统自然振荡频率共振而发生的系统大幅度功率振荡,已被证明可较好地解释实际系统中发生的一些非负阻尼机理功率振荡。作者从能量角度分析了电力系统在发生共振机理低频振荡过程中内、外能量的变化关系和特征。采用仿真软件Matlab对河北南网安保线的功率振荡进行了仿真和能量分析,其结果可更清晰地展示振荡的物理过程,有助于更好地理解和认识电力系统共振机理低频振荡。

电力系统N-K故障的风险评估方法

历次大停电事故表明,由简单故障触发的连锁故障会对电力系统造成灾难性的后果。识别和分析可能对电力系统造成大面积停电的严重N-K故障是进行电网安全评价和制定防御措施的必要步骤。文中在分析大停电演变过程的基础上,提出了一种电力系统N-K故障的风险评价方法:考虑故障间的相互影响和继电保护的隐藏故障,计及元件运行状态变化对其故障概率的影响,基于贝叶斯网络给出了N-K故障的概率计算模型;详细模拟了实际电力系统连锁故障过程中的控制措施,建立了计及电压稳定约束的最优控制模型,提出了N-K故障严重程度的确定方法;最后提出了N-K故障风险指标的计算方法。利用Python语言对PSS/E进行了二次开发,实现了所提方法,并以IEEE 30节点测试系统为例,识别出该系统中的严重N-K故障,验证了方法的正确性。

电力系统共振机理低频振荡扰动源分析

共振机理是解释电力系统发生低频振荡的理论之一。文中根据汽轮机功率扰动引起电力系统低频振荡的共振机理,研究了汽轮机功率变化的原因。应用MATLAB建立了火力发电厂动力系统和电力系统相互作用的机网耦合模型。详细分析了锅炉燃烧率扰动和汽轮机调节汽门扰动能否引起汽轮机功率变化。仿真分析表明,调节汽门扰动频率与电力系统自然振荡频率一致或接近时,均可能引起电力系统发生共振机理的低频振荡。由于锅炉具有很大的惯性,锅炉燃烧率扰动很难引起电力系统发生共振机理的低频振荡。

电力系统恢复控制的网络重构智能优化策略

作为现代电力系统恢复控制的核心研究内容之一,该文对恢复控制中的网络重构问题进行探讨,提出最优送电路径的通用模型和相应的智能优化算法解算模式。以寻找最短的加权送电路径为优化目标,将网络重构建模为一个寻找图的局部最小树问题,并计及各种约束。利用遗传算法易于处理离散变量且具有全局收敛性的特点,对该优化问题进行求解。求解过程中,对算法寻优性能进行研究以提高求解速度、算法稳定性和寻优效率。所提方法能较好地解决解算精度与速度的矛盾。最后以IEEE30节点系统作为算例,验证所提模型和算法的有效性。

基于改进微分进化算法的电力系统无功优化

提出了一种改进的微分进化算法求解电力系统无功优化问题。在进化过程中,该算法根据进化情况采用动态参数调整机制提高算法的搜索效率,并且对种群重叠状况进行实时监视,对重叠个体利用混沌搜索策略来进一步提高算法的全局寻优能力。通过对IEEE 6、IEEE 30、IEEE 118标准测试系统及某地区实际系统的无功优化问题计算及结果分析表明,文中提出的改进微分进化算法高效、且全局寻优能力强。

由汽轮机压力脉动引发电力系统共振机理的低频振荡研究

强制型共振机理是引起电力系统低频振荡的原因之一,该文针对此原因,根据其共振机理,探讨了汽轮机功率变化的可能性,并综合考虑了汽轮机热力系统和电力系统的相互影响,从热力系统中寻找出电力系统发生共振机理的低频振荡扰动源。在仿真中采用详细的汽轮机压力功率模型,着重研究了汽轮机蒸汽压力脉动与电力系统发生共振振荡的关系。仿真分析表明,汽轮机主蒸汽压力和再热蒸汽压力脉动,当其脉动频率与电力系统自然振荡频率一致或相近时,均有可能引起电力系统发生共振机理的低频振荡。该研究结果对探讨电力系统低频振荡的原因具有一定的参考价值。

电力系统元件模型仿真准确度评估

结合规范系数法与距离法提出了一种定量判断元件模型仿真准确度的方法。该方法在评估2条曲线的相似性时既考虑了2条曲线间的距离,同时也考虑了曲线变化趋势的相似程度。城西变电站的实测数据与仿真结果表明,该方法在评估元件模型的准确度时能有效克服只考虑仿真结果与实测曲线的数值相似度,而没有考虑仿真结果与实测曲线的变化趋势相似度问题。该方法使评估仿真元件模型的准确度更加合理、全面。

电力系统仿真可信度评估方法的研究

提出使用残差可信度指标来表征电力系统动态仿真的整体误差,使用频率、阻尼和幅值可信度指标来表征暂态信号的特征量误差,形成了一套比较完整的仿真可信度评估理论体系。各可信度指标具有单调性,符合电力系统动态变量的特点,具有明确的物理意义。在LabVIEW环境下开发仿真可信度分析程序,利用提出的各可信度指标对理想电流波形和故障仿真实验结果进行可信度分析,给出仿真误差具体的量化指标,对仿真结果的可信度做出准确客观的评价,并为模型参数的修正提供数值依据。仿真结果证明了所提出的电力系统仿真可信度评估理论的有效性。

汽轮机压力脉动引发电力系统低频振荡的共振机理分析

强迫型共振机理是引起电力系统低频振荡的原因之一。该文基于汽轮机压力脉动引发电力系统低频振荡的共振机理,分析汽轮机压力脉动的产生原因,介绍压力脉动类型和特征。从理论上探讨非简谐周期性扰动下的电力系统强迫振荡,并通过时域仿真分析单机无穷大系统和多机系统中汽轮机复杂压力脉动、准周期压力脉动及冲击性压力脉动对电力系统稳定性的影响。研究结果表明,汽轮机压力脉动的类型复杂,频率成分丰富,其中复杂压力脉动如果其含有与电力系统固有频率一致的脉动分量时,会引发电力系统共振机理的低频振荡,而准周期压力脉动和冲击性压力脉动由于其幅值的快速变化,并未引发共振。该研究结果对探讨电力系统低频振荡的产生原因具有一定的参考价值。

基于广域测量系统的电力系统多摆稳定性评估方法

电网规模的扩大使电网稳定性问题更加突出,电力市场运行机制也迫切要求稳定分析的定量化。广域测量系统(WAMS)的出现为电力系统多摆稳定性评估提供了新的契机。该文基于WAMS提供的系统实时同步运行轨迹,根据发电机动能-功角曲线定义了曲率矢量,并分析了其与单机稳定性的关系。通过理论推导证明了这种关系的有效性,提出将该曲率矢量作为单机稳定测度函数,进而提出一种系统稳定识别判据。最后分别在IEEE-9节点系统和电科院6机22节点系统上进行仿真,仿真结果验证了该判据的有效性。

基于随机响应面法的电力系统仿真不确定性分析

随机响应面法可克服传统方法仿真次数多、时间长的缺陷,仅需少量次数仿真便可快速估计出响应的不确定度。但由于电力系统的复杂性和强非线性,随机响应面法用于电力系统仿真仍有若干问题值得深入探讨。为使随机响应面法得到更广泛的应用,文中以蒙特卡洛模拟作为参照,详细探讨了配置点选取、参数服从经验概率分布或参数具有相关性时的不确定度等问题。此外,结合轨迹灵敏度法提出了多参数不确定性分析的策略,可大大减少用于不确定性分析的输入参数个数。算例分析表明了随机响应面法的有效性和适用性。

基于广域同步量测的电力系统扰动识别与定位方法

快速准确的识别扰动类型与位置对于实施及时有效的电力系统安全稳定控制至关重要,但目前稳定控制系统对扰动的感知范围依赖于子站测点的布置,因此扰动识别的准确性和冗余度不够。文中在对各种常见扰动机理详细分析的基础上,提出了一种基于广域同步测量系统的电力系统扰动识别与定位方法。该方法一方面选取扰动后的相量测量单元实测正序支路电流相量作为特征提取量;另一方面利用叠加原理,在扰动分量网络中求取支路电流的估计扰动分量,通过实测特征提取量和预设事件估计扰动分量之间的快速匹配(利用距离二范数),实现了对扰动类型和位置的快速有效识别,以改进稳定控制系统的故障场景识别和匹配。仿真结果表明,该方法可以对大多数扰动进行快速有效的识别和定位。