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关键词： 电力系统暂态稳定   偏移量   蒙特卡罗方法   暂态稳定性   电力市场   概率分析   转子角   大规模电力系统  

摘要： 电力系统的暂态稳定性是设计、运行人员强烈关注的重点内容,电力系统的暂态稳定性决定了系统在遭遇大扰动时保持稳定的能力。随着可再生能源、蓄电、负载管理、智能电网等技术的发展,未来电力系统中可再生能源发电量所占的比例将大大增加,风力发电、太阳能发电等方式的大规模应用导致了其间歇性将对电力系统产生极大的影响;新型蓄电设备、动态电网管理技术及智能电网的运用使得负载的类型和大小将更加易变。

关键词： 新能源发电   电力系统暂态分析   电力系统稳态分析   教学方法  

摘要： 能源危机与环境污染促使以清洁能源(如风能、太阳能)为原材料的新能源发电迅速发展,对电力系统的发展带来了巨大的机遇和挑战。以此为契机,研究电力系统分析课程的教学方法,融入新能源并网相关技术的发展,结合科研实际设计学生能力提升环节,培养和提升学生的学习能力、动手能力、创新能力和专业精神,使其成为新能源发电快速发展背景下电力系统改革的主力军。

关键词： 永磁同步发电机   控制策略   多机系统   暂态稳定性  

摘要： 近年来，随着能源结构的转型和发展，世界各国争相着重发展清洁的可再生能源。风能作为新能源发展迅速。因此，风电并网是科研的热点。直驱式永磁同步发电机已经在风电场大规模使用，这类风机并网后对电力系统暂态稳定性的影响有必要进行研究和分析。本文就直驱式永磁同步发电机并网进行建模和仿真，分析风速扰动和网侧故障对系统暂态稳定性的影响。\n 首先，对直驱式永磁同步发电机及其控制策略进行了建模研究，即建立风力机、整流器、逆变器模型，包括风机的最大功率点(MPPT)的跟踪控制。同时，为了提高仿真速度，建立整流器和逆变器的平均值模型。\n 其次，建立了直驱式永磁同步发电机并网电力系统模型，包括单机无穷大系统模型，以及三机九节点系统模型。确定了并网模型的稳态，实现两种风电并网模型稳定运行。\n 然后，采用时域仿真法对上述的两个风电并网电力系统模型在大扰动下的动态过程进行了分析。\n (1)单机无穷大系统。首先，通过仿真风速变化，使得系统在额定风速内实现MPPT控制，在额定风速和切出风速内实现恒功率控制。其次，当网侧发生故障时，采用考虑逆变器限流特性的直驱式永磁同步发电机控制方法减小逆变器电流，实现网侧故障时风电不脱网运行。\n (2)三机九节点系统。首先是风速变化仿真，研究方法和风电并网的单机无穷大系统一致。其次，网侧发生故障时的分析共两种，第一是分析该系统的5-7支路发生三相短路时的CCT以及失稳类型，分析风电并网对电力系统的暂态稳定性的影响，第二是分析该系统4-6支路发生三相短路的CCT以及失稳类型，分析不同故障地点对电力系统的暂态稳定性的影响。\n 本文算例结果表明，如果将同步发电机用相同容量的直驱式永磁同步风力发电机代替，则对于网侧的三相短路故障，风电并网有利于延长系统的临界清除时间，提高系统的稳定性;而且故障点距离风力发电系统越近，临界清除时间越长，稳定性越好。

关键词： 暂态稳定   数值积分   步长自适应   虚拟输入   紧急控制   动态等值   数值积分灵敏度   深度学习   深度前馈神经网络   暂态稳定性能指标  

摘要： 电力系统暂态稳定紧急控制是维持电力系统安全稳定运行的重要手段,而暂态稳定紧急控制算法的计算效率一直制约着其实现在线应用。实现在线计算暂态稳定紧急控制策略对于电力系统安全稳定控制具有重大的意义,而开发高效的暂态稳定分析算法以及紧急控制策略算法就具有迫切的实际意义。本文主要针对电力系统暂态稳定快速分析与控制算法进行了深入研究,提出了高效的暂态稳定分析与紧急控制策略新算法。论文主要完成了以下工作:（1）提出了一种基于虚拟输入的变步长暂态稳定数值积分算法。完整地给出了构造一定精度积分格式下虚拟输入项的处理方法,并推导了对应积分格式下发电机功角计算的局部截断误差计算公式;提出了基于预估校正变步长法的积分步长控制策略,实现了对数值积分过程中步长的自适应控制;与常规的数值积分方法相比,文中所提出的算法具有更高的计算精度以及更快的计算速度。（2）提出了基于动态等值的快速暂态稳定仿真及紧急控制策略算法。通过故障后短时间的全系统数值积分计算,将发电机组实时分群并进行模型聚合,然后运用提出的等值系统节点导纳矩阵快速计算方法,求取等值系统网络参数。在获得的动态等值系统上完成暂态稳定仿真计算和基于数值积分灵敏度的紧急控制决策计算。最终,经过等值系统向原始系统的反向映射,获得原始系统的紧急控制策略。该算法可以获得准确的暂态稳定计算结果和有效的紧急控制策略,与常规暂态稳定数值积分算法以及基于数值积分灵敏度的紧急控制算法相比大幅减少了计算时间。（3）提出了基于深度前馈神经网络与数值积分灵敏度相结合的快速紧急控制策略算法。算法构建包含“分类神经网络”和“拟合神经网络”的双层深度前馈神经网络,通过提取暂态稳定性能指标作为神经网络的输入获得暂态稳定性评估结果以及暂态稳定约束函数值;通过分别计算暂态稳定约束函数值关于暂态稳定性能指标的梯度以及暂态稳定性能指标关于紧急控制量的梯度,最终获得暂态稳定约束函数关于紧急控制变量的梯度,根据所得各个控制变量的梯度依照最优控制变量的寻优方法获得最终的紧急控制策略;算法将绝大部分原始系统上的数值积分计算转化为神经网络的计算,保留原始系统暂态稳定约束函数计算性质的同时大幅减少计算量,并且总的计算量不随所分析电力系统的规模增长而显著增加。该算法可以快速获得有效的紧急控制策略,十分适合于在线应用。

关键词： 超导故障限流器   电力系统   暂态稳定  

摘要： 超导故障限流器,是一种新型电力传输阻隔装置,具有高效阻隔电阻,抑制短路传输故障的作用,在当前大规模的电力传输体系中发挥着重要作用.基于此,文章结合超导故障限流器设计的基本特征,着重对超导故障限流器在电力系统暂态稳定中应用影响进行分析,为我国电力传输系统的综合利用提供技术指导.

关键词： 广域测量系统   最大李雅普诺夫指数   暂态功角稳定   数据驱动  

摘要： 在实时获取电网动态响应信息的基础上,为更有效地评估系统的暂态稳定性,本文从动态系统李雅普诺夫指数(Lyapunov exponent,LE)定义及其稳定分析机理出发,率先提出一种利用动态系统最大李雅普诺夫指数(maximum Lyapunov exponent,MLE)对相平面中转速差-功角差轨迹(△δ△ω)特性进行分析的评估策略。首先,介绍了 MLE稳定判断原理及求取方式;其次,从物理机理上严格分析了不同场景下△δ-△ω轨迹运行特性与暂态稳定之间的关联;进而,对MLE求取方法进行了改进,并结合相轨迹特性自动优选参数,给出了无需传统方法中预先确定MLE符号观测窗口的暂态功角稳定判据,形成在线辨识方法;最终,利用双机等值思想推广应用。仿真算例验证了方法的正确性与有效性,方法对一摆、多摆稳定判断问题均有效,并对发电机分群结果有较强的容错能力。进而,为完全避免发电机分群,基于MLE判稳理论,直接利用MLE对关键发电机组对相对功角轨迹进行分析。首先,详细分析了不同暂态场景下机组对运动特性及其物理机理,并通过快速辨识关键机组对相对转子角速度模式来设置计算MLE时相应的参数,随后,提出了合理的稳定判据。最终,形成了相应的暂态稳定评估方法。计算过程中无需对发电机进行分群,无需提前设定观测MLE符号的时间窗,适用于单、多摆稳定分析问题,可适应复杂多变的电网扰动分析。其次,为研究真正直接利用PMU量测的分散性评估方法,本文首次基于相空间重构理论、暂态稳定与机端节点电压幅值变化率-电压幅值偏差(Vmagcr-△Vmag)特性曲线的关系,将暂态稳定问题转变为受扰严重机组端节点△Vmag曲线的MLE轨迹分析问题;继而,本文给出了该方法下对应的MLE计算参数选取原则及稳定判断准则。最终,形成了整体的评估构架。所提方法完全基于实测数据,无需对系统进行等值、简化及同调机组辨识,能够快速、有效地预判暂态功角稳定性,具有计算上的快速性与分析上的可靠性。最终,利用实际电网仿真算例对所提的三种基于MLE的暂态稳定分析方法分别进行了验证,表明本文方法在实际大电网中仍然有效。

ISBN: (纸本)9787111601746

关键词： 多机电力系统   分布协调控制   暂态联结稳定性  

摘要： 针对n个同步发电机互联电力系统暂态过程中出现的发电机失步现象,为了控制任意两台电机之间的转角差,提出一种新的分布式协调控制设计方法.将整个系统对对分解为n-1个子系统,设计分布式协调控制律,估计子系统的局部稳定区域,得到判定联结稳定性的定理;通过一个三机系统的算例,给出判别方法的应用.算例表明,这种判别方法能够简化系统稳定性分析的复杂性,并能够降低计算量.

关键词： 电力系统   暂态稳定性   支路能量函数   支路势能法   暂态稳定性指标  

摘要： 为了解决传统分析方法在实时性和兼容性方面不能兼顾的问题,对直接法进行了改善,使算法在满足实时性的同时,兼容性也可以达到实际工作的要求。运用支路能量函数对整体电力系统的暂态稳定性进行分析,得到支路稳定度指标SSBIK和临界割集的运算结果。利用算例NEW ENGLAND 10机39节点系统和以单机无穷大系统,引入了在详细模型框架下的表达式,比较极限切除时间CCCT与质量稳定度SSBIK验证数据的可靠性。结果表明:支路势能法可以满足电力系统暂态稳定性分析实时性和兼容性的要求,克服了传统方法的缺点,与实际测量得到的数据的误差属于合理范围。这种方法不需要测量复杂的参数,在未来的稳定性分析方面具有良好的前景。

关键词： 电力电子化电力系统   暂态稳定   直接法   吸引域   线性矩阵不等式  

摘要： 与传统交流电力系统相比,电力电子化电力系统具有其特殊性,其拓扑结构会随着电力电子器件的开关动作而改变、多个时间尺度的控制相互作用、非线性程度强、结构更加复杂、状态变量阶数更高,这些特点给电力电子化电力系统的暂态稳定性分析带来了严峻的挑战。该文首先基于电力电子化电力系统的结构特点将其暂态稳定性分析划分为3个层次;然后通过研究电力电子化电力系统与传统交流电力系统暂态稳定性分析的差异,结合非线性系统理论阐述其暂态稳定性的本质;接着总结将传统交流电力系统暂态稳定性分析方法应用于电力电子化电力系统所需要解决的问题;最后将直接法分解成建模、简化模型、构造李雅普诺夫函数和估计吸引域4个步骤。该文全面梳理暂态稳定性分析方法,探索电力电子化电力系统暂态稳定性分析的基本思路和方法,为电力电子化电力系统的暂态运行及控制研究提供一些可靠的理论基础。