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基于广域支路响应的暂态电压失稳判据与控制

中国电机工程学报 2023年第24期43卷 9470-9480页

作者：郑超孙华东杨大业中国电力科学研究院有限公司北京市海淀区100192

该文首先针对电压稳定分析的机组–负荷典型输电系统,研究随负荷功率增长的网络节点电压幅值、支路电流与无功的变化特征与规律,构建以支路响应为信息源的暂态电压失稳判据;其次,提出综合关键支路、准关键支路以及边界支路的判稳联合支... 详细信息

该文首先针对电压稳定分析的机组–负荷典型输电系统,研究随负荷功率增长的网络节点电压幅值、支路电流与无功的变化特征与规律,构建以支路响应为信息源的暂态电压失稳判据;其次,提出综合关键支路、准关键支路以及边界支路的判稳联合支路定位方法,分析支路无功变化方向以及不同失稳形态可能引起的判据误判问题,并提出解决方法,在此基础上,提出缓解暂态电压失稳威胁的主动控制策略。最后,针对3机10节点系统以及湖南特高压交直流混联受端大电网,仿真验证失稳判据正确性和主动控制的有效性。

关键词：暂态电压稳定支路响应失稳判据关键支路边界支路主动控制

基于广域支路响应的低频振荡威胁动态评估及紧急控制

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电网技术 2023年第3期47卷 941-949页

作者：郑超孙华东李绪广中国电力科学研究院有限公司北京市海淀区100192 东北电力大学电气工程学院吉林省吉林市132012

低频振荡是威胁互联电网安全稳定运行的重要形式之一,机群功角相对摇摆时网络电气量随之动态变化,基于易于量测的网络受扰响应评估振荡的威胁程度并决策是否实施振荡抑制控制对保障电网稳定运行具有重要意义。首先针对典型机网系统低频... 详细信息

低频振荡是威胁互联电网安全稳定运行的重要形式之一,机群功角相对摇摆时网络电气量随之动态变化,基于易于量测的网络受扰响应评估振荡的威胁程度并决策是否实施振荡抑制控制对保障电网稳定运行具有重要意义。首先针对典型机网系统低频增幅振荡过程,分析了节点电压和支路功率变化特征及其与机组振荡的关联关系。其次,提出了可降维表征系统功角稳定性的关键支路识别方法、评估低频振荡演变为功角失稳威胁的判据以及降低威胁的紧急控制策略。针对典型系统和交直流混联实际大电网,仿真验证了关键支路识别、失稳威胁评估判据以及降低威胁的紧急控制策略的有效性。

关键词：低频振荡功角失稳关键支路评估判据紧急控制

暂态功角多群失稳机制及基于广域支路响应的阻断控制

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电网技术 2023年第2期47卷 722-730页

作者：郑超孙华东牛振波中国电力科学研究院有限公司北京市海淀区100192

暂态功角稳定存在三群失稳和多群失稳模式,一旦发生电网崩溃垮网的风险极大。首先建立了三机群等值机互联模型,揭示了两群失稳模式发生后领先机群与滞后机群功角摆幅增大过程中,中间机群电磁功率输出特性及演进为三群失稳模式的机制;其... 详细信息

暂态功角稳定存在三群失稳和多群失稳模式,一旦发生电网崩溃垮网的风险极大。首先建立了三机群等值机互联模型,揭示了两群失稳模式发生后领先机群与滞后机群功角摆幅增大过程中,中间机群电磁功率输出特性及演进为三群失稳模式的机制;其次,解析了三群失稳模式下网络节点电压幅值与相位的分布规律以及电压零值点迁移特征,分析了多群失稳模式演变过程;再次,基于支路暂态输电能力指数识别关键支路,并结合其响应特征,提出了阻断三群、多群失稳模式的主动解列控制和解列后的恢复控制策略。面向多集群水电外送系统以及严重故障扰动,仿真验证了阻断控制及恢复控制的有效性。

关键词：功角稳定多群失稳模式广域支路响应支路暂态输电能力关键支路阻断控制恢复控制

基于广域支路响应的功角稳定态势区段划分及多级主动防御

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电网技术 2023年第10期47卷 4046-4055页

作者：郑超孙华东李亚楼中国电力科学研究院有限公司北京市海淀区100192

大扰动冲击后,连续监测系统功角稳定性变化态势,并适时实施主动控制降低失稳威胁或限制扰动波及范围,对保障电网安全稳定运行具有重要意义。该文首先针对功角失稳进程中机组δ-P_(g)和δ-Δf_(g)响应轨迹,分析明确了可表征稳定态势的特... 详细信息

大扰动冲击后,连续监测系统功角稳定性变化态势,并适时实施主动控制降低失稳威胁或限制扰动波及范围,对保障电网安全稳定运行具有重要意义。该文首先针对功角失稳进程中机组δ-P_(g)和δ-Δf_(g)响应轨迹,分析明确了可表征稳定态势的特征状态点,以及机网暂态响应之间的关联关系;在此基础上,提出了基于关键支路Δθ_(k)-P_(k)和Δθ_(k)-Δf_(k)响应轨迹的安全区、警戒区、紧急区和失稳区等4个不同功角稳定水平的区段划分判据,可指导相应主动校正控制、主动追加控制和主动解列控制策略的决策;面向IEEE标准测试系统的仿真结果,验证了功角稳定态势区段划分的正确性和主动控制的有效性。

关键词：功角稳定稳定态势支路暂态输电能力关键支路稳定区段划分主动控制

系统强度支撑型可塑变流器（1）—暂态电流安全及电磁暂态验证

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中国电机工程学报 2023年

作者：杜毅孙华东郑超电网安全与节能国家重点实验室(中国电力科学研究院有限公司)

电力电子器件弱过流能力是构网型技术应用的关键制约因素之一。如何在电流限幅约束下既保证变流器自身设备安全性，又充分发挥其电网支撑能力是尚未解决的难题。为此，本文针对系统强度支撑型可塑变流器(System Strength Supported Flex... 详细信息

电力电子器件弱过流能力是构网型技术应用的关键制约因素之一。如何在电流限幅约束下既保证变流器自身设备安全性，又充分发挥其电网支撑能力是尚未解决的难题。为此，本文针对系统强度支撑型可塑变流器(System Strength Supported Flexible Converter， SSS FC)，提出了一种基于内电势矢量重塑(potential vector remodeling， PVR)的新型控制框架。首先，在分析SSS FC的暂态过流机理的基础上，给出了基于PVR控制的暂态电流抑制新方法，其依据变流器并网端口电压矢量直接改变功率同步控制约束的内电势实现限流，主要包括启动判据、幅相补偿计算以及分相虚拟构建等环节；然后，通过建立SSS FC各电压矢量轨迹与时域暂态电流的理论模型，分析了幅相补偿机制对SSS FC暂态特性的改善效果；最后，通过电磁暂态仿真验证了各类对称与不对称电网故障下所提方法保证SSS FC本体安全的有效性。

关键词：系统强度支撑电压源型变流器暂态电流抑制控制策略内电势矢量重塑

新型电力系统标准算例(2)：频率稳定CSEE-FS

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中国电机工程学报 2023年

作者：吴萍赵兵程奕孙华东电网安全全国重点实验室(中国电力科学研究院有限公司)

新型电力系统中新能源、水电等清洁能源占比不断提升，高比例新能源带来的频率越限和高比例水电带来的超低频振荡风险日益突出。为支撑新型电力系统不同场景下频率安全稳定分析与控制研究需求，本文构建了频率稳定标准算例(Chinese Soci... 详细信息

新型电力系统中新能源、水电等清洁能源占比不断提升，高比例新能源带来的频率越限和高比例水电带来的超低频振荡风险日益突出。为支撑新型电力系统不同场景下频率安全稳定分析与控制研究需求，本文构建了频率稳定标准算例(Chinese Society for Electrical Engineering - Frequency Stability，CSEE-FS)。针对传统频率稳定问题，构建了新能源装机及出力占比均在50%以上的高频、低频场景，分析了故障强度、新能源出力及控制策略等对频率偏差最大值及其出现时间、稳态频率偏差的影响；针对超低频振荡问题，构建了水电出力占比达89%场景，分析了交直流不同故障形态、调速器关键参数、系统惯量等对振荡频率、振荡幅值的影响。敏感性分析结果表明，本文所建算例系统可准确反映不同频率稳定场景特性，且具备良好的扩展性，能满足新型电力系统频率安全稳定分析与控制方法验证需求。

关键词：标准算例高比例新能源高比例水电高频低频超低频振荡

评估新能源多场站送出系统静态电压稳定的裕度比指标研究

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电网技术 2023年第10期47卷 4026-4034页

作者：徐式蕴周玢玥彭龙孙华东赵兵电网安全全国重点实验室(中国电力科学研究院有限公司) 北京市海淀区100192

风电、光伏等新能源场站远距离、大规模的并网,导致场站并网点电压稳定较弱,严重制约电力系统的安全稳定运行。为此,该文提出一种能够评估新能源多场站送出系统静态电压稳定性的裕度比(static voltage stability margin ratio,SVSMR)指... 详细信息

风电、光伏等新能源场站远距离、大规模的并网,导致场站并网点电压稳定较弱,严重制约电力系统的安全稳定运行。为此,该文提出一种能够评估新能源多场站送出系统静态电压稳定性的裕度比(static voltage stability margin ratio,SVSMR)指标。该指标根据不同场站送出功率的分配对多场站送出系统进行电抗拆分,基于单点静态电压稳定极限公式,解析推导出多场站送出系统静态电压稳定功率极限,进而得到适应新能源多场站接入场景的SVSMR指标。该指标是多点静态电压稳定功率极限的解析表达,直观体现了短路容量、新能源功率和不同新能源间电气距离对静态电压稳定性的影响,同时能够反映系统不同功率增长方式下静稳极限的变化。最后,使用PSD-BPA对所提指标进行了时域仿真验证,算例结果表明SVSMR可以准确衡量新能源多场站送出系统的静态电压稳定性及稳定裕度变化。

关键词：静态电压稳定裕度比新能源多场站送出系统

计及量测噪声的特征节点对联合判稳与紧急控制

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中国电机工程学报 2022年第23期42卷 8496-8508页

作者：曲仝孙华东郑超李宇骏西安交通大学电气工程学院陕西省西安市710049 中国电力科学研究院有限公司北京市海淀区100192

快速判别功角稳定性并实施紧急控制,对降低失稳风险、保障电网安全具有重要意义。该文针对不同位置的两节点,解析节点电压相量之间的相位差与频率差的时空分布规律,以及节点对与机组对相频轨迹的内蕴关联特征;评估广域测量系统(wide are... 详细信息

快速判别功角稳定性并实施紧急控制,对降低失稳风险、保障电网安全具有重要意义。该文针对不同位置的两节点,解析节点电压相量之间的相位差与频率差的时空分布规律,以及节点对与机组对相频轨迹的内蕴关联特征;评估广域测量系统(wide area measurement system,WAMS)量测信噪比(signal-to-noise ratio,SNR)、拟合时窗以及截止频率等因素对相频轨迹凹凸性误判率、判别时延的影响,提出量测采样及滤波参数的整定方法。为适应机群之间非同调振荡对节点对凹凸性判稳的影响,提出联合两个特征节点对(关键支路节点对NPkb和最大相位差节点对NPmθ)相频轨迹凹凸性判稳的方法,以及降低失稳风险的紧急控制策略。面向交直流混联实际大电网的仿真结果,验证采样与滤波参数整定方法的正确性,以及判稳方法和控制策略的有效性。

关键词：功角稳定量测噪声特征节点对联合判稳紧急控制

新型电力系统标准算例(3)：电压稳定CSEE-VS

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中国电机工程学报 2023年

作者：赵兵徐式蕴兰天楷孙华东电网安全全国重点实验室(中国电力科学研究院有限公司)

现代电力系统逐渐发展为含高比例新能源的交直流混联系统，其电压稳定是值得研究的重要问题。目前在世界范围内的相关文献已有很多，但大多使用不同算例开展研究和测试，对算例系统的真实性、合理性关注不足，不同研究成果之间难以横向... 详细信息

现代电力系统逐渐发展为含高比例新能源的交直流混联系统，其电压稳定是值得研究的重要问题。目前在世界范围内的相关文献已有很多，但大多使用不同算例开展研究和测试，对算例系统的真实性、合理性关注不足，不同研究成果之间难以横向比较。论文基于我国的实际工程情况设计了1个标准算例，新能源渗透率在50%以上，可用于分析新型电力系统中故障后的电压崩溃、持续低电压等电压稳定问题。同时，论文分析并展示了算例系统中电压稳定的关键影响因素，包括直流功率水平、新能源水平、调相机配置、薄弱区域负荷水平等。结果表明，该算例既能较好反映电力系统的常规电压稳定特性，也反映了一些高比例新能源场景下的新型电压稳定特性，可作为高比例新能源场景下直流受端电网电压稳定分析基础平台，节省科研人员在算例设计方面的精力投入，有利于不同研究成果的横向比较。

关键词：电压稳定新能源交直流混联标准算例