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关键词： 风电场   电力系统   暂态稳定性   低电压穿越  

摘要： 大规模风电场并网将会影响电力系统暂态稳定性。基于直流潮流模型、扩展等面积定则并利用Matlab/Simulink仿真分析了不同的电压跌落、故障持续时间以及低电压穿越(LVRT)控制策略对系统暂态稳定性的影响。仿真结果表明:电压跌落越深、故障时间越长,系统暂态稳定性越差,风电场的低电压穿越控制策略能够改善故障期间系统暂态稳定性,但是其能力有限。

关键词： 电力系统   数据驱动   随机矩阵理论   时间序列分析   暂态稳定分析  

摘要： 电网暂态分析是保证电网稳定运行的重要手段。随着电网广域测量系统(wide-area management system,WAMS)的发展,电网形成了具有时空特性的高维海量运行数据。传统的电网暂态分析采用物理模型,用严格的数学公式关联维度之间数据,这种模型不能充分利用海量电网运行数据,造成资源浪费。从数据驱动的角度,首先分析WAMS数据的应用情况,考虑电网运行数据特点建立数据模型。然后利用随机矩阵理论(random matrix theory,RMT)建立平均谱半径(mean spectral radius,MSR)评价指标,从整体上分析不同扰动对电网的影响。在整体分析电网运行状态的基础上,结合随机矩阵理论和时间序列分析(time series analysis,TES)建立量化评价指标,实现对扰动的影响程度分析和影响范围评估。最后,利用IEEE39系统验证提出方法的可行性和正确性。

关键词： 电力系统   暂态稳定性   时域仿真   单机-无穷大系统  

摘要： 研究了基于时域仿真法的单机-无穷大电力系统的暂态稳定性,建立了单机-无穷大电力系统的数学仿真模型,并进行了仿真分析。研究揭示了电力系统暂态稳定性和相关参数之间的影响关系。仿真结果表明:同步发电机的阻尼系数越大,故障切除时间就越短,电力系统就越稳定;相反,同步发电机的惯量越大,电力系统达到稳定的时间就越长。因此,随着对发电机实行强行励磁,改善了系统的稳定性。仿真结果可为如何提高和改善电力系统暂态稳定性提供了理论依据。

关键词： 风电   风电随机激励   暂态稳定   随机微分代数方程   数值积分   临界切除时间   稳定性  

摘要： 为了探讨风电随机激励对电力系统暂态稳定的影响,提出一种基于随机微分理论对含风电电力系统进行建模和稳定分析的方法。首先将异步风机机械功率作为随机激励,在暂态过程中利用伊藤型随机微分方程对异步风机的转子运动方程进行建模,将传统的微分代数方程模型扩展成随机微分代数方程模型;然后针对新的模型,通过时域仿真进行求解,分析风电功率随机波动对电力系统暂态过程的影响。算例结果表明:相比于确定性和概率性暂态稳定分析方法,所提方法能够更好地揭示风电不确定性对电力系统暂态稳定性的影响。

ISBN: (纸本)9781118737538

关键词： 双馈风电机组   电力系统   暂态功角稳定性   暂态电压稳定性   影响模式  

摘要： 分析了双馈风电机组(doubly fed induction generator,DFIG)的励磁特性和暂态响应特性,指出由电磁暂态特征主导的DFIG暂态响应过程快速灵活,不具备类似于传统同步发电机组的功角特性,使其与系统内的同步发电机组间无法构成互同步机制,揭示了DFIG与同步发电机在暂态行为上的本质区别。基于此提出了DFIG以类似于非线性功率源功率的方式参与影响系统暂态稳定性的基本模式,其有功功率和无功功率的暂态特性成为其参与影响系统暂态功角稳定性和暂态电压稳定性的基本方式。基于PSCAD/EMTDC的仿真结果验证了上述理论分析的正确性,指出DFIG将改变同步发电机组的暂态有功功率输出并导致系统惯性的缺失,从而影响系统内同步发电机组的功角稳定和振荡模式;另一方面,DFIG的暂态无功功率补偿能力决定了其对系统暂态电压稳定性的影响,同时通过改变同步发电机组的暂态有功功率响应来进一步影响系统暂态功角稳定性。

关键词： 风电场   永磁同步发电机   聚合模型   低电压穿越  

摘要： 风电场聚合建模通常将整个风场按装机容量折算至一台机组。由于检修、弱风或故障脱网等原因,实际并网机组的数量将降低,引起聚合模型的误差。主要研究并网容量对直驱型风电场聚合模型误差及其对电力系统暂态稳定分析的影响。详细分析了故障期间低电压穿越(low voltage ride through,LVRT)策略对永磁同步发电机(permanent magnet synchronous generator,PMSG)外特性的影响。推导出了风电场在线容量与聚合模型误差之间的量化关系。通过仿真分析分别对比了不同在线容量时聚合模型在LVRT过程中有功功率、无功功率及恢复时间之间等输出量之间的误差。分析了具有可控功率源性质的PMSG接入对同步发电机功角稳定性的影响。结果表明,由聚合模型计算得出的系统暂态稳定分析的结论偏乐观。

关键词： 电力系统   暂态稳定性   直接法   双时标特性  

摘要： 暂态稳定分析对保持电力系统安全稳定具有非常重要的理论和现实意义。目前的暂态稳定分析方法主要包括时域仿真法和直接法（即能量函数法）。前者模型不受限制并能提供各个变量曲线因而得到了广泛应用，但由于计算非常费时，目前仅用于离线分析;而直接法计算速度快并能给出系统的稳定裕度，能够面向在线分析的要求。\n 主导不稳定平衡点法（CUEP法）是一种以稳定域理论为基础的直接法，在理论研究与实际应用中都较为关注。该法需要借助能量函数来准确获得逸出点和CUEP，并克服保守性方面的不足。电力系统具有多时间尺度特性，能否考虑该特性来提高CUEP法的准确性是目前有待研究的非常有趣的问题之一。本文考虑一类电力系统的双时标特性，对直接法进行了研究，主要内容如下。\n 首先，概述了能量函数法的研究动态，阐述了其理论基础，并系统地介绍了目前能量函数研究中主要的理论结果，包括同步坐标和惯性中心坐标下，关于经典模型和结构保留模型的能量函数。\n 其次，详述了双时标CUEP方法的理论基础，讨论了快、慢子系统与原系统之间的关系，根据相关理论阐述了求取CUEP的具体步骤，以及基于CUEP的稳定分析步骤。\n 此后，以一个单机无穷大系统模型为研究对象，基于同步发电机单轴模型的双时间尺度特性，将电力系统模型分解为快子系统和慢子系统，并分别在考虑或忽略发电机凸极效应（即x\'d≠xq）的情况下，构造了快、慢子系统能量函数，在此基础上进行CUEP计算和稳定域分析。计算结果显示，该法能够有效克服稳定分析的保守性。本文方法克服了目前双时标直接法不能考虑发电机凸极效应的不足，拓宽了该法的适用范围。\n 最后，对双时标CUEP方法进行了总结和展望，指出考虑电力系统多时间尺度特性的直接法将具有更好的发展前景。

关键词： 交直流电力系统   暂态稳定   能量函数法   势能边界面法  

摘要： 为实现全国性的电网互联，交直流联合输电是我国电网建设与发展的必经之路。在原有的交流输电的基础上投运多条直流输电线路，一方面提高电网运行的稳定性与可控性，另一面也使电网的结构和运行特性更加复杂。因此，有必要研究如何保证大规模的交直流联合输电系统下的电力系统安全、稳定和经济运行。电力系统事故中，暂态稳定的破坏性最大，研究交直流联合输电系统的暂态稳定性，对提高整个电力系统的稳定性和充分利用交直流联合输电都具有重要意义。交直流电力系统暂态稳定分析的主要内容包括系统建模、时域分析，以及基于能量函数的稳定性分析。本文采用结构保留模型下的能量函数法，考虑直流动态和控制作用，分析直流系统对交直流电力系统暂态稳定性的影响。本文的主要工作如下:\n (1)详细分析了两端直流输电系统的基本原理、数学模型和不同控制方式的运行特性，阐述了交直流电力系统潮流计算与时域暂态分析的原理、方法和步骤，采用统一迭代法完成了系统的潮流计算分析，采用交替求解法进行交直流电力系统的暂态仿真。\n (2)阐述了直接法的理论基础，并构建结构保留模型下的交直流电力系统的能量函数，采用PEBS法确定系统的临界能量。\n (3)以含一条直流线路两机无穷大系统为例，验证本文采用的能量函数为严格的能量函数。用PEBS法详细地分析了交直流系统互联方式以及直流系统参数对交直流电力系统暂态稳定的影响。\n 计算结果表明合理的直流系统参数如换相电抗、换流变压器变比、直流线路电阻等，有助于提高交直流系统的暂态稳定性。

关键词： 风场群   暂态稳定性   不确定性   时空相关性   Co-Kriging代理模型  

摘要： 随着风电在系统中渗透率不断提升,针对风速预测、风电注入电力系统的暂态稳定分析、大型风电场或风电场群接入对系统暂态的影响等问题进行了分析和研究,分析了考虑风速时空相关性的风速预测方法,其在风速预测方面更加合理有效,同时研究了新的风电注入系统的暂态稳定分析方法,该方法可高效地得到可靠数据,并利用该方法分析风速时空相关性对系统暂态稳定性的影响。分析了一种考虑风速时空相关性的风速预测方法。该方法由历史风速的Weibull分布参数、时间相关性、空间相关性预测得到新的风速序列,再根据风机出力模型求得风电场出力。该方法对目前“大型化”“集群化”的实际风电场风速预测更加有效,所建模型更加符合风速分布规律,为进一步的含风电系统分析奠定基础。研究利用Co-Kriging代理模型进行含风电系统的暂态稳定分析。Co-Kriging模型为一黑箱模型,以风速作为模型输入,预测得到节点电压、发电机相对功角、系统相对频率,由三者各自的概率统计信息分析系统的电压稳定、功角稳定、频率稳定特性。IEEE39节点测试系统算例和云南电网实际系统算例证明该方法对含不确定性输入的系统预测输出可靠、高效、实用。研究分析了风速的时空相关性对系统暂态稳定性能的影响。利用上述风速预测方法分别就不同的时间相关性、空间相关性得到多种预测风速序列,由这些风速序列利用Co-Kriging代理模型得到系统的暂态稳定特性。分析可知,风速相关性对发电机相对功角存在一定的影响,相关性越大,发电机相对功角标准差越大,其波动越大;风速相关性对节点电压、系统相对频率的影响可忽略。本文为风速预测和含不确定输入的系统分析提供了一种新思路,为系统设计规划、运行调度提供了有力参考,对实际工作具有重要意义。