基于MATLAB的电力系统暂态电压稳定性仿真研究

运用MATLAB电力系统仿真模块集SimPowerSystems构建了单负荷-无穷大系统和三机-十节点系统的Simulink模型,通过在系统模型中设置大扰动事件并进行时域仿真.分析了异步电动机负荷对系统暂态电压稳定性的影响;并以单负荷-无穷大系统为例,对故障切除时间、电动机惯性时间常数及无功补偿设备(机械投切电容器MSC和静止无功补偿器SVC)对暂态电压稳定性的影响进行了仿真分析.结果表明,异步电动机的动态特性对系统的暂态电压稳定性有着非常大的影响.     

考虑负荷动态模型的船舶电力系统暂态电压稳定分析

为了研究型船舶独立电力系统的电压稳定问题,将基于稳定域边界二次逼近的暂态电压分析方法应用到新型船舶独立电力系统的暂态电压稳定分析。通过建立系统暂态分析的数学模型,利用牛顿法求取故障后系统主导不稳定平衡点(CUEP),采用基于稳定域二次逼近的稳定判据,进行系统暂态电压稳定分析。同时,考虑不同故障位置对于求解CUEP过程中电动机和直流系统控制器状态量计算的影响。通过简化的新型独立电力系统模型对上述方法进行验证。研究结果表明:该分析方法能够获得暂态电压稳定裕度指标,准确判断该独立电力系统的暂态电压稳定状态。     

基于机器学习优化换流站调相机稳态无功的方法

提高换流母线电压的暂态稳定对保障直流输电安全运行具有重要作用。在研究调相机与交流滤波器稳态输出无功协调对换流母线电压暂态稳定性影响的基础上,采用基于多二元表描述的电压暂态稳定裕度指标和支持向量机,提出了基于换流站母线电压和稳态无功协调状态预测母线电压暂态稳定裕度的回归建模方法,进一步利用回归模型,提出了提高换流母线电压暂态稳定裕度和降低系统网损的调相机与交流滤波器稳态无功协调优化方法。最后,利用雅中直流馈入江西电网的电力系统分析综合程序PSASP(power system analysis software package, PSASP)计算分析模型,验证了所提无功协调优化方法提升南昌换流站母线电压暂态稳定性的有效性。仿真结果表明优化方法能够充分挖掘调相机基于动态无功支撑提高换流母线电压对严重故障扰动保持暂态稳定的能力,同时减少交流滤波器的投运数量。     

暂态电压失稳模式主导不稳定平衡点的计算

构建了负荷采用三阶感应电动机并联恒阻抗动态模型时电力系统暂态电压稳定分析的数学模型。针对采用牛顿法求取故障后系统电压失稳模式主导不稳定平衡点（CUEP）存在的初值确定难题,提出了一种实用的解决方案：通过判别给定故障的主导负荷母线,对主导负荷母线以外系统由故障后稳定平衡点处的状态进行戴维南等值,对负荷中感应电动机部分采用其稳态等值电路,再由感应电动机的转矩特性求得CUEP附近的一个点作为迭代初值,以计算CUEP;并且,还给出了如何得到更接近CUEP的迭代初值以更可靠求得CUEP的方法。IEEE 9节点系统和IEEE 39节点系统的计算结果验证了该方法的可靠有效。     

暂态电压稳定薄弱区的厂站稳态无功协调方法

考虑协调发电机和变电站电容器稳态无功出力占比对系统暂态电压稳定性的影响,以及无功优化和电压稳定的区域调控特点,研究了基于厂站稳态无功协调提高系统暂态电压稳定裕度的预防控制方案决策方法。该方法在利用AP聚类算法和综合暂态电压稳定裕度确定稳定裕度薄弱区域的基础上,基于发电机无功调节对薄弱母线电压作用的加权平均灵敏度进行灵敏调节发电机选择。接着以薄弱区并联无功补偿和灵敏发电机无功出力作为控制变量,建立兼顾暂态电压稳定裕度和母线电压额定值偏移的厂站无功协调多目标优化模型,并结合暂态稳定计算,利用MOEA/D算法和TOPSIS方法求解系统对严重预想故障的多目标稳态无功协调方案。江西电网实际算例的仿真研究验证了该决策方法的有效性。     

HVDC逆变器动态无功需求峰值的快速近似计算

安装动态无功补偿装置有利于提高受端系统的电压稳定性.文中提出了一种大扰动后逆变器动态无功需求峰值快速近似计算方法,用于确定动态无功补偿装置容量.通过对直流控制系统的深入分析,确定故障恢复过程中的直流控制方式并保留起主要作用的直流控制环节;明确决定逆变器动态无功需求曲线的要素并分析其受故障程度的影响,阐明不同程度扰动下逆变器动态无功需求峰值相对固定的机理;忽略扰动程度的影响,对系统参数作适当处理,用一条峰值最大的动态无功需求曲线近似估算不同程度扰动后的动态无功需求曲线;对上述简化直流系统列写微分方程,求解出动态无功需求峰值;利用该估算值确定受端系统应该加装的动态无功补偿装置容量.楚穗直流PSCAD/EMTDC模型的仿真结果验证了逆变器动态无功需求峰值估算值的准确性和文中动态无功补偿装置容量设计方法的可行性.     

电力系统暂态稳定关键影响因素仿真研究

针对动态负荷比例和初始转差率对暂态功角失稳和暂态电压失稳耦合程度的影响,以及互联电网出现功角失稳和电压失稳耦合时,初始转差率和感应电动机比例对主导失稳模式的影响进行了仿真比较研究.仿真结果表明,与初始转差率相比,感应电动机比例对暂态功角失稳和暂态电压失稳耦合程度影响更大,而初始转差率则对主导失稳模式有直接影响.     

直流闭锁故障对2015年云广交直流混联输电系统影响的研究

直流闭锁故障所引起的潮流转移是2015年南方电网安全稳定运行面临的重要问题.介绍了直流故障的类型和闭锁原因,分析了直流闭锁对系统动态特性的影响.对直流通道可能发生的两种直流闭锁故障进行仿真实验,考察故障后直流线路和送端交流线路的动态特性.对比分析两种故障对2015年云广交直流混联系统的影响.采用对整流侧近端发电机组切机的方法,提高系统的暂态稳定性,并给出最优切机方案.研究结果对实际电网的运行有一定的参考价值.     

含感应电动机的独立电力系统暂态电压分析

针对含感应电动机的独立电力系统的暂态电压稳定问题,首先详细推导了适用于暂态电压稳定分析的多电动机多发电机电力系统模型,该模型不但可以有效地消除平衡点处Jacobi矩阵的0特征根,保证与原系统的等价性,而且消去了所有的代数变量,建立了一个纯微分方程组,方便进一步分析。然后给出一种具有一定工程实用性的启发式的暂态电压稳定与暂态功角稳定的界定方法。最后将一种基于半张量方法的非线性系统暂态稳定裕度指标推广应用于暂态电压稳定分析中。仿真算例分析表明:该方法可以有效地判定独立电力系统的暂态电压稳定,并给出较为准确的临界切除时间。     

静止无功补偿器在光伏发电系统电压稳定中的应用

为了增加并网光伏发电系统连接地区电网暂态电压的稳定性,基于MATLAB平台搭建了单级式并网光伏发电系统与TCR＋FC型静止无功补偿器（SVC）模型．通过设置电网侧发生各种类型故障,仿真分析比较SVC投入前后故障点暂态电压恢复特性．结果表明,所建立的模型实用且有效,SVC在电网故障时起到动态支撑电压的作用,大大减小了并网光伏发电系统脱网的概率．为并网光伏发电系统的稳定运行提供了保障．     

一种混合双极直流输电线路保护新原理

应用故障网络分析方法,研究了混合双极直流输电线路可能发生的各种短路故障类型,并进行了故障特性分析。根据分析结果发现:当直流输电线路发生区内故障时,整流侧与逆变侧的暂态电压和暂态电流夹角的余弦值相同;当直流输电线路区外(整流侧或逆变侧)发生故障时,整流侧与逆变侧的暂态电压和暂态电流夹角的余弦值相反。根据该故障特征,可实现区内、外故障的识别。利用小波变换提取暂态电压、电流分量。另外,故障极的暂态电压和电流的积的变化量远远大于正常极。根据此特征,进行故障选极。最后,通过电磁暂态仿真软件搭建电压不对称的混合双极直流输电系统仿真模型,对其直流输电线路设置不同故障进行仿真,利用MATLAB进行算法的验证,结果表明该保护新原理的正确性及故障选极是可行的。     

基于状态分离和转移费用评估的受端动态无功规划

大容量受端系统的动态电压稳定性是影响电网安全稳定运行的一个重要因素,因此有必要对受端系统进行充分的动态电压支撑.定量评估动态电压支撑前后系统的各种经济损失是动态无功规划的关键.文中首先分析了多馈入受端系统受到大扰动后的状态转移过程,然后基于对状态分离费用和状态转移费用的评估,提出了完整的动态无功规划优化模型,以描述受端系统内部故障和馈入通道故障引发的各种失稳情景.最后,采用该模型对广东省受端电网2008年和2010年的动态电压支撑进行了优化计算,得到了兼具安全性和经济性的动态无功综合补偿方案.     

不同负荷模型对上海电网暂态稳定性的影响分析

上海电网作为负荷密集地区的大受端系统,负荷种类多样且复杂,对于一些弱联系的局部电网来说,如崇明长兴电网、金山石化电网,一旦发生故障可能会造成严重的后果.因此以崇明长兴电网为研究对象,采用中国电力科学院推荐的负荷模型和参数.考虑有无频率因子的静态负荷模型、马达负荷模型,分析联络线上潮流流向及有功无功大小,对电网故障后孤岛运行暂态稳定的影响,研究结果表明在静态负荷下,当联络线潮流过大会造成系统频率失稳;再加入动态负荷模型后系统的电压波动更大,但对频率和功角有一定的稳定作用,并得出更适合崇明长兴电网的负荷模型比例的结论.     

直流输电对电压稳定性的影响

与弱交流系统相连的高压直流系统被认为是引起电压不稳定的一个因素,评价交直流系统电压稳定性的方法相当复杂.比较了研究交直流系统电压稳定性的几种方法的优缺点,提出了建立在延拓法基础上的交直流系统电压稳定性的耦合分析方法.该法可以计及直流的不同控制方式和运行状态.分析了直流输电及其控制方式以及换流站不同无功补偿措施对电压稳定性的影响.实例计算表明,换流站合适的无功补偿及直流控制方式有利于电压稳定.     

含电压稳定裕度约束的模型预测电压控制器设计

本文提出一种基于模型预测控制的新型电压控制器设计方案,当系统发生扰动导致电压下降时,该控制器通过调节发电机参考电压设定值和无功补偿点的电容器投切量,使故障后系统电压恢复并满足给定的电压稳定裕度。该滚动优化模型中,目标函数综合考虑了电压偏移和控制成本,其等式约束为系统微分代数方程式,并将电压稳定裕度约束引入到不等式约束条件中。为了提高求解效率,采用直接动态优化方法将该动态优化模型转化为非线性规划问题,并采用AMPL优化建模软件提供的内点算法求解。以新英格兰39节点系统为基础构造的算例表明了所提方法的有效性。     

发电用微型燃机PWM整流器自适应H∞控制

通过分析发电用微型燃机系统中PWM整流器的工作原理和永磁同步发电机模型,建立了PWM整流器模型,组成了基于有功和无功理论的功率控制系统.考虑微型燃机发电系统容量小,受负载波动影响大,以及负载不确定性的特点,在功率控制的基础上,提出了直流侧电压自适应H∞控制方案,在李亚普诺夫稳定意义下,通过自动补偿负载变化,实现直流侧电压稳定和高功率因数.仿真和实验结果表明:应用自适应H∞控制时,在保证高功率因数的基础上,直流侧电压波动范围很小,从而验证了所提方案的有效性和实用性.     

基于不同负荷模型的湖南电网暂态稳定仿真计算

采用ZIP模型、幂函数模型及三阶感应电动机等几种有代表性的负荷模型,并改变其参数,以湘中北负荷中心为研究对象,对湖南电网进行暂态稳定仿真计算,探讨了不同负荷特性对电力系统暂态稳定性的影响。考虑各种负荷模型之间的机理联系,保证了比较对象的整体一致性和可比性。研究结果表明,当采用三阶感应电动机模型且同步电抗为0.295时,湖南电网的暂态稳定极限切除时间明显短于其他模型或参数配置的情况。本文将不同负荷模型采用自定义的形式接入PSASP(电力系统综合分析程序),对湖南电网暂态问题进行系统范围内的大型仿真计算,且得到了明确的比较结果,具有参考价值。     

基于多故障状态分离和转移评估的受端系统动态无功规划

大容量受端系统的动态电压稳定性是影响电网安全稳定运行的一个重要因素,有必要对受端系统进行充分的动态电压支撑。定量评估动态电压支撑前后的系统各种经济损失是动态无功规划的关键。本文首先分析了多馈入受端系统受到大扰动后的状态转移过程,基于状态分离费用和状态转移费用的评估,提出了完整的动态无功规划优化模型,能够恰当描述受端系统内部故障和馈入通道故障引发的各种失稳情景。基于该模型进行了广东受端电网2008年和2010年的动态电压支撑优化计算,得到了兼具安全性和经济性的动态无功综合补偿方案。     

基于补偿设备混合配置策略的电力系统无功规划

为满足电力系统在稳态运行条件下和暂态过程中的多种电压稳定性约束要求,根据现有无功补偿设备所具有的动态、静态不同的特性,基于模糊聚类法、动态电力系统理论和优化方法,研究了电力系统不同的运行方式下混合配置并联电容器组、SVC的无功规划模型及方法.在IEEE30节点系统算例分析中,首先基于模糊聚类理论及最优化理论采用成本较低的并联电容器组进行满足静态稳定约束的无功规划;然后利用SVC的快速响应特性,基于动态电力系统的理论模型进一步实现了不同工况下考虑严重故障后短期稳定约束的电力系统无功规划.算例分析表明,有效配置多种类型的无功补偿设备资源,能够在保证经济性的同时,实现满足不同稳定约束要求的无功规划.     

STATCOM参数选择及对电压稳定的影响

电压跌落是配电系统常见的问题,发生电压跌落会造成很大的经济损失,STATCOM可以对其进行快速补偿.本文重点讲述了连接电感和直流侧电容参数对直流侧电压的影响,采用电流间接控制方法,实现了无功电流和有功电流的解耦控制,最后通过MATLAB仿真证明可以维持电压稳定.