教学课程资源库 更多>>

关键词： 机电暂态仿真   控制系统   参数诊断   阻尼比灵敏度  

摘要： 为了提高电力系统机电暂态控制能力,提出了以主导轨迹断面阻尼比灵敏度条件来分析仿真关键参数的方案,从而将轨迹特征根处理思想引入工程分析中。系统通过二个典型模式发生振荡,仿真测试后以Prony方法处理发电机的功角曲线生成振荡变化的特征量组,判断模式二属于主导仿真模式。通过时段主导模式得到的轨迹断面阻尼比灵敏度更高。在相同的模式下,当参与因子提高后,机组控制系统可以形成更高的轨迹断面阻尼比灵敏度。对于复杂多机系统,可以利用轨迹断面阻尼比灵敏度来诊断控制系统的各项参数,从而更高效地处理复杂振荡模式并降低计算量。经过3.5 s仿真后,考虑到Dy比规定门槛值更大,机组励磁控制系统具有增幅振荡的特性。当T_A上升后能够达到更高的稳定性,参数T_A提高形成了更平稳的励磁电流与功角曲线。

关键词： 电力系统   短路故障   暂态   稳定性   仿真  

摘要： 探讨电力系统短路故障下的暂态稳定性问题,并对分析结果进行仿真验证。利用MATLAB软件,对构建的单机无穷大系统中的短路故障进行测试仿真,并分析发电机的摇摆图。分析结果显示:三相短路对系统的稳定性影响最大,此时发电机处于完全失稳状态;单相接地短路对系统的稳定性影响最小,线路两端的继电器有充足的时间实现继电保护。通过构建图无穷大电力系统的Simulink模型,利用MATLAB软件进行摇摆曲线仿真分析,可以对故障及时切除、故障过晚切除的电机转速变化波形图进行对比,得到电力系统短路故障下暂态稳定性与切除时间的关系,为国内相关研究提供参考。

关键词： 电力系统   电力市场   机组组合   经济调度   暂态稳定评估   深度学习   PMU失效  

摘要： 随着电力现货市场的发展,发电商可以通过竞价获得发电权。相比于传统集中调度模式,发电计划发生了巨大改变,这将影响输电网络的潮流结构,对电力系统的安全经济运行带来很大的影响,因此,开展电力现货市场环境下电力系统的经济运行问题和暂态稳定评估问题研究具有重要的理论意义和应用价值。针对电力市场环境下电力系统的稳态运行问题,本文以火电机组的机组组合问题和输电网络的经济调度问题为例开展研究,首先考虑了风电出力的不确定性以及柔性负荷的参与,建立了联合市场出清模式下的日前机组组合模型。同时基于日前确定的机组启停状态,建立了交流潮流方程下输电网的经济调度模型,从而得到系统的稳态经济运行点。最后基于10机39节点测试电力系统进行了仿真,仿真结果表明相比于传统的调度模式,在市场模式下灵活负荷能够参与电网的辅助服务,从而改变了火电机组的启停策略,降低了火电机组的运行成本,提高了社会总效益。同时,市场出清模式下电力系统的稳态潮流断面发生了较大的改变,这对电力系统的暂态稳定有着重要的影响。针对电力系统暂态稳定快速准确地评估的问题,本文利用Relief-FT算法计算每个时序特征的重要性并提取关键时序暂态特征,从而有效表征电力系统的暂态空间;进一步采用基于门控循环单元的深度时序神经网络学习电力系统暂态状态和关键特征之间的映射关系,实现快速、准确的电力系统暂态稳定评估。最后以10机39节点测试电力系统验证方法有效性,仿真结果表明,相比基于传统的浅层学习模型,本文提出的基于深度学习的电力系统暂态稳定评估方法在精度上更有优势,并对广域噪声具有更好的鲁棒性。针对相量测量单元（phasor measurement unit,PMU）失效严重影响电力系统暂态稳定评估精度的问题,本文提出考虑到PMU失效条件下的电力系统暂态稳定评估模型,首先基于电力系统PMU布局构造满足电网全局可观性的特征子集集合,基于每个特征子集的数据训练暂态稳定评估子模型,最后分别对每个暂态稳定评估子模型进行集成,从而在PMU失效的时候仍能保持准确性。最后以10机39节点测试电力系统验证方法有效性,仿真结果表明,相比已有的数据填充方法,本文提出的考虑PMU失效条件下的电力系统暂态稳定评估模型可以实现更高的准确率,并对广域噪声具有鲁棒性,能够更好的监测电力市场环境下电力系统的安全运行状态。

关键词： 暂态电能质量   模态混叠   希尔伯特黄变换   谐波检测  

摘要： 近些年伴随着生产力和科技水平的迅速发展,人们对电力系统电能质量的要求越来越苛刻,如何提高和改善电能质量成为全世界范围内广大学者共同研究的方向。电能质量目前存在的问题主要分为稳态和暂态电能质量问题,稳态电能质量问题相对简单,对其研究较为成熟,但暂态电能质量由于扰动发生的随机性和不确定性,从而难以准确检测和定位。因此对暂态电能质量扰动的检测和定位是改善和提高电能质量的关键,对暂态电能质量扰动检测算法的研究具有重要的理论意义和实用价值。在当前国内外对电能质量检测算法研究的基础上,本文主要针对暂态电能质量信号进行了深入研究,选取了 4类典型的单一扰动信号和3类复合扰动信号进行研究分析。针对传统EMD在分解暂态扰动信号时出现的模态混叠现象,探讨了一种新的辅助信号注入法—基于高频谐波注入的希尔伯特黄变换(HF-HHT),该方法通过设置注入高频谐波的频率,结合HHT,对暂态扰动信号进行分析,达到了抑制模态混叠的目的。HF-HHT算法的关键在于高频谐波注入频率的选取,文中通过仿真信号分析,将仿真结果与理论分析相结合,得出了对于暂态扰动信号有效且普适的频率选取原则,并对实测电能质量信号进行分析,验证了 HF-HHT用在暂态扰动信号检测中的有效性和普适性。针对HF-HHT在检测含谐波/间谐波的复合扰动信号时,EMD分解出现的模态混叠现象,提出了一种新的谐波检测方法—基于高频谐波注入的互补集合经验模态分解(HF-CEEMD),该方法首先根据暂态扰动信号的频率选取原则注入高频谐波信号,然后对复合扰动信号进行CEEMD分解,将扰动分量和谐波/间谐波分量分离出来,最后在通过希尔伯特变换得到复合扰动信号各分量的时变特征。通过对稳态和时变谐波/间谐波的复合扰动信号分析,验证了 HF-CEEMD-HT用在含谐波/间谐波的复合扰动信号检测中的有效性和准确性。

关键词： 基于响应   长短时记忆网络   结构保持能量函数   暂态稳定  

摘要： 随着新能源占比快速提升、电力电子元件大量接入,电网运行的不确定性快速提升,现有的基于事件的安全稳定控制模式越来越难以满足电网安全运行需求。另一方面,随着即时通信技术与广域量测技术的迅速发展,使得单纯利用系统实时响应信息判断稳定性成为了可能。在电力系统暂态稳定分析领域亟需一种不依赖离线仿真,利用系统故障响应数据直接判断暂态稳定性的方法。本文围绕直接利用系统实时响应信息分析暂态稳定性的思路进行研究,主要工作如下:(1)从暂态能量函数在故障持续期间数值持续上涨的注入能量现象入手,通过对传统能量函数表达式以及结构保持能量函数表达式的推导明确了注入能量现象在物理上的本质是势能选取参考系的差异导致的,而实际物理中并不存在能量的增长。针对结构保持能量函数对应于不同设备数学模型的函数表达式进行推导,明确了不同表达式下注入能量现象对应的数学项,由此明确了不同的表达式所适用的场景,以及结构保持能量函数计算暂态能量的最简表达式。最终通过分源网荷列写的结构保持能量函数表达式与分母线列写的结构保持能量函数表达式提出了一种最简便的暂态能量计算流程。(2)在人工智能算法评估临界能量的环节,通过对评估问题的输入输入数据特点分析了采用长短时记忆网络具有的优势,并介绍了长短时记忆网络的基本单元结构、工作原理。通过对暂态能量函数在系统故障全过程中数值变化的特点,明确了暂态能量计算环节与临界能量评估环节如何结合的具体流程,最终形成了一整套完整的分析系统暂态稳定性的流程图,并借此流程图推导了各个环节输出的精度对方法最终精度的影响,提出了一种方法性能较好的前提条件。最后在IEEE39系统上验证了所提方法的快速性与准确性。

关键词： 直驱式风机   并网   换流器平均模型   多机系统   暂态稳定   能量函数  

摘要： 风力发电在替代传统火电的同时,对电力系统的稳定性具有显著影响。直驱式永磁同步风力发电机由于电网兼容性强,在大容量风电应用中受到了重视。本文建立了直驱式风机并网电力系统模型,在此基础上,采用时域仿真和能量函数法,对不同故障下系统的暂态稳定性进行分析。首先,建立了直驱式风电机组的数学模型,包括风力机、永磁同步发电机,以及换流器平均模型等。根据风速大小,将最大功率点跟踪控制和恒功率控制相结合,在单机系统上验证了控制策略的有效性。其次,从结构保留模型的能量函数出发,结合端口能量概念,构造了直驱式风机并网电力系统的能量函数。将风电机组等效为并网点的等效负荷,忽略风电机组内部详细动态,用并网点电压和功率表示风电机组的势能。阐述了暂态稳定分析中势能界面法的步骤。然后,建立了直驱式风机并网多机系统数学模型,包括风机并网三机九节点系统模型和10机39节点系统模型,验证了风速扰动下控制策略的有效性。最后,采用时域仿真法和势能边界面法研究了网侧故障下直驱式风机并网多机系统的暂态稳定性。(1)采用时域仿真法,通过观察转子摇摆曲线确定了故障的极限切除时间。(2)采用本文构造出的能量函数,计算故障中以及故障后的系统能量,验证了系统能量在故障清除后的单调下降特性,即验证本文建立的能量函数是合格的能量函数。(3)确定了能量函数的有效性后,采用势能界面法,以持续故障轨迹上的势能极大值为临界能量,确定故障的极限切除时间。(4)以时域仿真法得到的极限切除时间为参考,分析能量函数法的有效性。计算结果显示,势能界面法可能保守也可能冒进,保守算例多于冒进算例。(5)通过比较研究了不同渗透率下直驱式风机并网电力系统的暂态稳定性。并网点上与风机并列的同步发电机分别采用两种模型表示:减小发电机的出力(模型I);修正发电机的等值参数(模型II)。在本文研究的两个多机系统中,当采用模型I时,系统的暂态稳定性随着渗透率的增加而提高;而当采用模型II时,系统的暂态稳定性随着渗透率的增加而降低。

关键词： 光伏发电   并网   暂态稳定   多机系统   能量函数   换流器平均模型  

摘要： 暂态稳定分析为电力系统的规划设计、运行调度及故障恢复等提供依据。随着电网规模以及新能源利用的增长,电力系统暂态稳定问题愈发复杂。与同步发电机组相比较,光伏机组具有不同的运行特征,准确地描述光伏并网系统的动态行为,揭示光伏机组与同步发电机组在暂态稳定过程中的相互影响,对电力系统暂态稳定研究具有重要意义。本文建立了光伏并网电力系统模型,研究了光伏并网电力系统的运行动态,分析光伏并网对电力系统暂态稳定性的影响,尝试构造了光伏并网多机电力系统的能量函数,并应用势能界面法进行暂态稳定分析。首先,建立基于换流器平均模型的光伏发电机组模型,包括光伏阵列、升压变换器、并网逆变器等,以及最大功率点跟踪和逆变器控制等单元。提出基于小容量光伏模型的大容量光伏并网模拟方法。其次,建立光伏并网多机电力系统模型,分析光伏电站与火电机组联合供电时,等值发电机的参数确定方法。阐述并网光伏机组在系统暂态过程中的行为特征,单机和三机系统的计算结果表明,光伏机组具有功率快速动态特性,其是通过有功功率和无功功率输出特性间接影响系统的同步稳定性。然后,基于等效负荷的概念,将光伏势能用并网电压和功率表示,克服了光伏单元内部的复杂结构给构建能量函数带来的困难,构造了光伏并网电力系统的能量函数;提出了能量函数在故障后单调下降的充分条件,并给出了光伏势能的数值计算步骤。最后,以时域仿真法的计算结果为参考,采用本文构造的能量函数,应用势能界面法分析了光伏并网电力系统的暂态稳定性。以光伏并网三机9节点系统和十机39节点系统为研究对象,计算结果表明,本文构造的能量函数沿故障后轨迹单调下降,符合直接法稳定分析的要求;与时域仿真相比较,多数故障场景下,势能界面法是有效的。

关键词： 暂态能量函数   随机性   暂态稳定性   风电  

摘要： 随着风力发电的高速发展,风电并网电力系统的风电渗透率也逐渐增加,这显著地影响了电网的暂态稳定性。在暂态稳定性分析方法中,以暂态能量函数法为代表的直接法可以较好地反映系统物理特性,且可以对暂态稳定性进行定量分析,目前仍具有较高的研究热度和应用前景,但是其在风电并网这一新兴领域的应用较少。同时,目前含风电系统的暂态稳定性研究较少考虑风速的随机扰动,或对其简化过度,使得研究成果不能较好地反映实际情况。针对上述情况,本文做了如下研究:1.构建了一种新的暂态能量函数模型,以此来描述风电并网的电力系统的暂态稳定性,与之前的研究相比,其考虑了双馈感应发电机(DFIG)的感性元件中存储的势能。首先利用完成坐标变换后的DFIG的DQ轴等效电路建立考虑其电磁暂态的DFIG暂态能量函数模型。然后根据电力系统中的同步发电机、输电线路、负载等部件的物理特性,结合系统的功率匹配特性,分别构造上述部件各自的暂态能量函数。最终组合上述暂态能量函数,构造出整个系统的暂态能量函数。之后,通过PEBS方法,定义了暂态能量裕度这一定量分析系统暂态稳定性的指标。采用在MATLAB的Simulink平台上搭建的新英格兰10机39节点电力系统作为本文的仿真平台,仿真结果验证了暂态能量函数模型的准确性和有效性、揭示了不同风电渗透率对系统暂态稳定性的影响、展现了暂态能量辅助控制措施决策的作用、并从暂态能量裕度的角度验证了控制措施对系统暂态稳定性的改善。2.为了使暂态能量函数模型更能反映风电并网电力系统的实际运行状况,在上一部分的基础上,本文在已构建的能量函数中引入了风速的随机性。首先将风速的初值分布视为Weibull分布,在此基础上,将风速的随机波动建模为一个随机微分方程。进而通过关联随机风速模型,已建立的暂态能量函数模型将风速随机波动的信息包含进来,这将暂态能量裕度从未考虑随机性时的定值转换为随机过程,使其可以反映风速扰动对暂态稳定性的实际影响。采用统计学处理后,考虑保守性,暂态能量裕度相比于未考虑随机性时有了明显下降,排除了部分定常风速下的“假稳定”情况。

关键词： 多机电力系统   短路故障   暂态稳定分析   极限切除时间   神经网络  

摘要： 电力系统运行中时常会受到各种短路故障,从而使电力系统处在暂态运行之中,系统中的各项参数也会发生较大的变化,而这些变化会对电力系统造成危害。近年来随着我国电力行业的飞速发展,电力网络也变得越来越复杂和庞大,暂态稳定性问题日趋严重,这时一个更为可靠的暂态稳定分析对电网安全运行来说就越发关键。因此基于PSASP对电力系统进行有效、方便、快捷的电网暂态稳定分析尤为必要。首先使用电力系统仿真程序PSASP搭建出WSCC-9电力系统模型并进行潮流计算,基于潮流对系统的交流线路进行各种短路故障的暂态分析,通过分析对比电力系统从正常运行到发生短路故障直至故障结束这一段时间内系统电压、频率、转角差三种参数曲线的变化,总结出系统发生短路故障时的运行特点,并对比各种短路故障下系统的失稳程度。其次,针对上述故障进行故障切除仿真,分析了线路短路故障时在不同的切除时间下系统恢复稳定的程度,并通过穷举法对比各个切除时间进而计算出WSCC-9电力模型6条交流线路上每隔10%共54个故障点的极限切除时间,同时对多重复杂故障进行了仿真,发现相对于简单故障,它对系统的稳定运行造成了更严重的危害。最后,在上述仿真计算极限切除时间过程中发现仿真程序并不能自动快速计算出系统发生故障时的极限切除时间,只能通过人工穷举,因此本文提出仿真程序与神经网络相结合的方法,通过前面仿真过程中的上万组数据对神经网络进行训练,并随机选取了系统中7个故障点进行极限切除时间的预测,结果与穷举法计算出的时间差别很小,验证了该方法的可行性,形成了仿真程序输出数据,神经网络调用仿真数据,准确计算出极限切除时间的良性循环。

关键词： 风电机组   扩展等面积法则   临界机组   余下机组   虚拟惯量  

摘要： 随着风电并网容量的逐渐增加,风电对系统暂态稳定性的影响也不容忽视,风电场采用虚拟惯量控制可有效改善电力系统暂态稳定性。为研究风电虚拟惯量控制对电力系统暂态稳定的影响机制,采用扩展等面积法则分析虚拟惯量控制对等值功率差额的影响。通过分析可知,加入虚拟惯量控制可改变余下群机组的惯性,从而改变等值系统的功率差额,减少临界机组的功角波动,提高暂态稳定性。