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关键词： 隐式梯形积分   精细积分   暂态稳定分析  

摘要： 针对电力系统暂态分析中的隐式梯形算法所存在的不足，本文提出了一种改进的隐式梯形积分算法。该算法利用精细积分技术解决了隐式梯形算法精度低、计算开销大的缺点。

关键词： Discrete Wavelet Transform   Multiresolution Analysis and Feedforward Neural Network   Power System Transient Disturbance  

摘要： Power system transient (PST) disturbances occur for few cycles, which are very difficult to be identified and classified by digital measuring and recording instrumentation. They cause serious disturbances in the reliability, safety and economy of power system. The transient signals possess the non-stationary characteristics in which the frequency as well as varying time information is compulsory for the analysis. Hence, it is essential, first to detect and classify the type of transient fault and then to mitigate them in an efficient way. This article recommends the methodology of discrete wavelet transform (DWT) a time-frequency technique with multiresolution analysis (MRA) algorithm as detection and feature extractions and three types of feedforward neural network (FFNN) namely multilayer perceptron (MLP), radial basis function (RBF) and probabilistic neural networks (PNN) as classifier for power system transient problems. Different models of almost all major categories of transient disturbances are developed in Matlab, de- noised, and decomposed with the help of DWT-MRA algorithm and then selecting distinctive features to get optimal vector as input for training of three types of FFNN (MLP-RBF-PNN) as classifiers. The simulation results with proposed methodology using Matlab/Simulink/Wavelet Toolbox/Neural network prove their simplicity, accuracy and efficiency for the automatic classification of power system transient signal disturbances and propose PNN as the most suitable classifier. [ABSTRACT FROM AUTHOR]

关键词： 二阶非均匀Kuramoto模型   频率同步   电力系统   暂态稳定  

摘要： 新能源接入电网后，使得电力系统的暂态问题变得更加突出，为了确保电网的安全运行，必须迅速对受扰后系统的暂态稳定情况做出判断。近年来，学者们开始注意到了Kuramoto模型频率同步与电力系统暂态稳定的相似性。最近的二阶非均匀Kuramoto模型频率同步研究成果可通过二阶非均匀Kuramoto模型基础图的参数与状态来体现系统频率同步点的吸引域，这恰好解决了直接法中难以估计受扰后系统稳定平衡点吸引域的困难。 本文通过建立二阶非均匀Kuramoto模型与网络收缩电力系统模型间的对应关系，将二阶非均匀Kuramoto模型频率同步理论融入暂态稳定分析，导出了基于二阶非均匀Kuramoto模型的暂态稳定判据。只需比较扰动消除瞬间系统初始状态变量的一维映射值与稳定平衡点吸引域的一维映射值间的大小关系，即可对扰动消除后系统的暂态稳定性做出判别。在此基础上，提出一种基于二阶非均匀Kuramoto模型的暂态稳定分析方法。 对于电力系统内发生故障时的情况，从2机3节点系统、WSCC3机9节点系统、CIGRE7机10节点系统以及IEEE6机30节点系统的算例分析结果可以看出，基于二阶非均匀Kuramoto模型的故障极限切除时间算法形式简洁、计算快速，不仅能对电力系统受扰后的暂态稳定情况进行判断，还能给出不同故障切除时间下受扰系统的稳定裕度，具有较高的工程实用价值。 对于电力系统内节点功率发生扰动时的情况，从CIGRE7机10节点系统的算例分析中可以看出，基于二阶非均匀Kuramoto模型的扰动最大持续时间估计方法可根据作用于系统功率扰动的幅值快速估计出在该扰动作用下为保证系统不失稳所允许的扰动最大持续时间。虽然该方法目前所得结果较为保守，但却有很明确的改进方向，一旦方法的保守性得以改善，就可为电网的安全运行提供有利保障。 本文工作得到国家重点研究发展计划（973计划）《智能电网中大规模新能源电力安全高效利用基础研究》（课题一：新能源电力系统动力学特性及建模理论）（2012CB215201）以及国家高技术研究发展计划（863计划）重大项目《高渗透率间歇性能源的区域电网关键技术研究和示范》（2011AA05A105）的资助。

关键词： 高压直流输电   交直流电力系统   多直流落点系统   暂态稳定机理   电网结构   多馈入有效短路比   电网动态分区   发电机强励控制  

摘要： 我国能源资源和负荷需求呈逆向分布,直流输电技术因其在远距离大容量输电方面固有的经济和技术优势,在“全国联网、西电东送、北电南送”战略中发挥了举足轻重的作用。然而,随着越来越多直流输电工程的投运,我国交直流电力系统的暂态稳定问题也日益突出。本文从暂态稳定机理、系统强度量化指标和暂态稳定改善措施三个方面,研究了大规模交直流电力系统特别是多直流落点受端电网的暂态稳定问题,主要研究内容如下： (1)研究了交直流电力系统典型暂态稳定问题的物理机理。基于送受端同步联网结构和送受端异步联网结构交直流电力系统的简化模型,从暂态功角稳定、暂态电压稳定和暂态频率稳定三个方面出发,研究了交直流电力系统在交流系统短路故障和直流系统闭锁故障下典型暂态稳定问题的物理机理和敏感因素,并且以南方电网系统为例验证了其正确性。 (2)研究了多馈入有效短路比在评估多直流落点系统功率稳定性方面的有效性。首先,基于两直流落点系统的准稳态模型,分析了多馈入有效短路比与多直流落点系统功率稳定性间的定量关系,确定了多直流落点系统临界多馈入有效短路比的大致范围。然后,根据多馈入有效短路比与多直流落点系统功率稳定性之间的定量关系,给出了采用多馈入有效短路比衡量多直流落点系统各个直流落点处交流系统强度的具体标准。最后,以南方电网系统为例,验证了分析结论的有效性。 (3)归纳和提出了描述交直流电力系统电网结构品质的三种宏观指标：通道强度指标、电压强度指标和频率强度指标。首先提出了通道强度指标,用于定量评估交直流并列输电通道的强直弱交程度和交流通道的暂态稳定裕度。接着沿用多馈入有效短路比作为电压强度指标,用于反映交流系统对直流系统换流站的电压支撑强度。然后采用频率偏差因子作为频率强度指标,用于定量衡量交流系统的频率支撑强度。最后,以南方电网系统为例,验证了上述三种宏观指标对实际交直流电力系统安全稳定特性评估的有效性。 (4)提出了一种基于故障限流器的多直流落点系统动态分区技术。这种电网动态分区技术利用故障限流器将多直流落点系统划分为若干个相互之间由故障限流器隔开的同步运行区域。当交流系统发生短路故障时,这种电网动态分区技术可以限制故障在各区域电网之间的传递,缩短直流系统换相失败的持续时间,加快直流功率的恢复,缓解多回直流同时换相失败带来的功率不平衡和潮流转移问题,从而有效提升多直流落点系统的暂态稳定水平。两个简化多直流落点系统和南方电网系统的仿真结果验证了该技术的有效性。 (5)提出了一种基于广域测量系统的发电机强励控制技术。这种强励控制技术基于扩展等面积准则,首先通过预先计算或者实时计算的方式确定系统在严重故障后的关键摆次及其临界机组群,然后根据广域测量系统提供的发电机组实时功角曲线,在系统进入关键摆次时开始对临界机组群进行强行励磁,最后在关键摆次结束后的回摆过程中当临界机组群的等值转子角下降至特定阈值后停止临界机组群的强行励磁。四机系统和南方电网系统的算例仿真结果表明这种广域强励控制技术可以克服传统强励控制技术的诸多缺陷,更好地发挥发电机强励控制对系统暂态稳定性的改善作用。

摘要： High depth of penetration of wind power and proliferation of wind-turbine generator (WTG) units, clustered as wind power plants (WPPs), have invoked significant effort for development of WPP mathematical models to reflect the WPP behavior with respect to power system electromagnetic transients (EMTs). The detailed modeling of WPPs is neither practical nor possible due to its significant computational burden. Therefore, it is necessary to represent the WPP with an equivalent model that captures its EMTs behavior. This thesis proposes and develops a novel accurate and computationally efficient reduced-order dynamic-equivalent of Type-41 and Type-3 2 based WPPs for the analysis of EMTs in the power system, external to the WPP. The proposed model significantly reduces the computational resources and the simulation run time while preserving the WPP response fidelity in the desired frequency range, e.g., 0 to 50 kHz. The proposed WPP equivalent model is composed of two parts: 1) a frequency-dependent equivalent model which represents the WPP passive components in the entire frequency range and 2) a dynamic equivalent model that represents the WPP supervisory control and the aggregated low-frequency dynamics of wind-turbine generator (WTG) units. The proposed model is implemented in the PSCAD/EMTDC environment. Extensive case studies, that compares the equivalent model results with those of a detailed model, are conducted to validate the efficiency and accuracy of the proposed equivalent model. The case studies cover different types of faults at different locations, external to the WPP, with respect to the WPP terminal. This thesis also presents three applications of the developed WPP equivalent model. 1. The real-time simulation of the Type-4 WPP based on the developed equivalent model. 2. The real-time simulation of the Type-3 WPP based on the developed equivalent model. 3. The real-time hardware-in-the-loop (HIL) testing of the WPP supervisory control which is realized

关键词： SGEAC法   电力系统   暂态稳定分析   紧急控制  

摘要： 随着国家各项基础设施建设的日益完善,对能源的需求量也日益增加,其中,电能已经成为现代社会发展进程中最为重要的基本能源之一,给我们的生活带来了诸多的便利。基于此,国家电力系统安全稳定运行是老百姓维系正常生活的重要前提。在现实生活中,电力系统的运转优劣直接影响着社会当中各个环节的运行秩序。为了防止电力系统出现异常状况,给居民用电带来影响,有关部门对电力系统的暂态稳定、紧急控制等领域进行探究。本文就基于SGEAC法的电力系统进行暂态稳定分析,并提出合理的控制策略,以期为实践提供有益的借鉴。

关键词： 风电   不确定性   点估计法   概率潮流   暂态稳定  

摘要： 能源危机和环境问题是当今社会发展的两大难题,可再生能源的大规模开发有助于缓解人类面临的这两大问题。风力发电是其中最成熟、经济效益最好的可再生能源发电技术之一。大规模风电并网后,因风力资源自身的波动性、间歇性特点,以及风力发电过程中所带入的随机性,加之负荷的随机波动、发电机出力变化、故障等不确定性因素的存在,使得风电并网后对电力系统的安全稳定运行,尤其对电网的潮流分布和暂态稳定性产生了重要影响。研究、探讨计及风电不确定性的电网安全稳定问题具有重要意义。 本文通过大量文献阅读,对风电不确定性的电力系统的潮流及暂态稳定问题的研究现状进行了总结。从概率的角度出发,基于风速的随机特性,对大规模双馈型风电场并网后对电力系统的潮流和暂态稳定的影响进行了较为深入的研究和探讨,主要成果归纳如下： 研究了基于三点估计法的概率潮流计算方法,并将此计算方法引入到含双馈型风电场的电力系统概率潮流计算中。为此,建立了双馈型风电场、同步发电机以及负荷的随机模型,在此基础上研究双馈型风电场并网对系统潮流的影响。以IEEE10机39节点系统为算例,运用三点估计法计算双馈型风电场接入前后系统各节点电压和各支路功率的概率分布,并进行了分析比较。 本文还研究了风电不确定性对电力系统暂态稳定性的影响。为此,建立了双馈型风力发电机的动态模型,以及故障的概率模型。仍然以IEEE10机39节点系统为算例,基于风速的变化,运用蒙特卡罗法,计算计及风电不确定性条件下电力系统暂态稳定概率,并分析风电场输出功率变化对电力系统暂态稳定的影响；在此基础上进一步分析了风电穿透率对电力系统暂态稳定性的影响,并得出了一些有意义的结论。

关键词： 特征提取   主成分分析法   暂态稳定评估   WAMS数据  

摘要： 随着电力系统规模的不断扩大,基于WAMS数据的电力系统稳定性判断已经成为目前研究的热点问题。对电网故障状态下关键暂态电气特征的提取技术进行了研究,选择主成分分析法对系统的暂态特征进行特征提取,并将结果用于暂态稳定评估中,验证了这一方法的有效性。

关键词： 电力系统脆弱性   暂态能量函数   脆弱性评估   混合法   暂态动能  

摘要： 电力系统在遭受大干扰后失稳的后果非常严重,甚至是灾难性的,从暂态稳定方面分析系统的脆弱性具有重大的研究价值。采用暂态能量函数,结合暂态稳定分析中数值仿真法和直接法两种基本方法,同时考虑预想事故概率,从暂态稳定安全角度快速、定量评估电力系统的脆弱性。基于事故概率与暂态能量裕度构建相关脆弱度指标,并根据临界机群状态以修正暂态动能,改进不同事故下系统脆弱性的评估精度,同时确定系统的薄弱环节。通过对IEEE 5机14节点系统的仿真,验证了该方法的合理性与有效性。

关键词： Prony算法   暂态信号   加权最小二乘法   权函数  

摘要： 鉴于Prony算法对分析数据的噪声非常敏感,对输入信号要求较高,提出将基于加权最小二乘法的Prony算法应用到电力系统暂态信号分析。该方法支持以在线监测信号作为输入,首先利用选定的权系数函数构造迭代算法,以此削弱异常数据的影响,同时求得系数矩阵A的最优解;再通过所得系数矩阵求解所要辨识的信号参数,扩展了Prony法的应用范围。对算例的仿真验证了此方法提取暂态信号的有效性,与传统Prony算法相较,该方法能相对精确地进行信号参数的识别,同时又有良好的抗噪能力。