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惯性常数对交直流互联系统强弱的评估

华东电力 2011年第12期39卷 1993-1997页

作者：陈翔刘天琪李兴源汤凡程道卫四川大学电气信息学院成都610065

传统评估交直流系统强度的方法一般只考虑了短路比,而受端交流系统的强弱还跟系统的转动惯量即惯性常数的大小有关。在pscad/emtdc上建立受端单机和受端多机系统模型,通过电磁暂态仿真,针对受端单机系统,考虑在不同的短路比下维持交直... 详细信息

传统评估交直流系统强度的方法一般只考虑了短路比,而受端交流系统的强弱还跟系统的转动惯量即惯性常数的大小有关。在pscad/emtdc上建立受端单机和受端多机系统模型,通过电磁暂态仿真,针对受端单机系统,考虑在不同的短路比下维持交直流系统暂态稳定所需要的最小惯性常数,得出惯性常数可以作为衡量交直流互联系统强弱的一个评估指标;针对受端多机系统,通过多机系统动态等值方法,得出受端系统的等效惯性常数,通过仿真实验,验证上述结论的有效性。

关键词：惯性常数短路比交直流系统暂态稳定

电力系统惯性常数及惯性时空特性辨识方法研究

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电力系统惯性常数及惯性时空特性辨识方法研究

作者：曾繁宏华南理工大学

学位级别：硕士

惯性是电力系统的一种固有属性,是保证系统安全稳定运行的基础。随着风电、光伏等新能源通过电力电子变换器大量接入电网,电力系统惯性水平不断下降,对系统频率稳定性造成严重威胁。在这种情况下,可通过虚拟惯性控制和储能装置等提升系... 详细信息

惯性是电力系统的一种固有属性,是保证系统安全稳定运行的基础。随着风电、光伏等新能源通过电力电子变换器大量接入电网,电力系统惯性水平不断下降,对系统频率稳定性造成严重威胁。在这种情况下,可通过虚拟惯性控制和储能装置等提升系统惯性水平,或通过备用容量提升系统频率稳定性。为指导虚拟惯性、储能装置和备用容量等的合理配置,进而提高系统的稳定性及减少系统运行成本,需要明晰电力系统的惯性特征并实时感知电力系统的惯性水平。因此,本文围绕电力系统惯性辨识问题展开研究,首先分析了电力系统的惯性特征,接着分别提出了电力系统不同层级惯性常数辨识方法和电力系统惯性时空特性分析及辨识方法。主要研究工作如下:1)对电力系统的惯性特征进行研究。从惯性阻抗能量波动的固有属性出发,阐述了电力系统惯性的本质;分析了电力系统的惯量来源,明晰了电力系统惯性与惯量的区别与联系;对传统电力系统和高新能源渗透电力系统的惯量响应进行了分析和测试。以上研究内容是后续电力系统惯性辨识的理论基础。2)提出了基于类噪声信号的电力系统不同层级惯性常数辨识方法。在类噪声环境下对转子运动方程进行拉式变换,建立同步机动态模型,并采用随机子空间法辨识同步机的动态模型;考虑到对辨识模型进行频域降阶拟合将导致辨识结果出现较大误差,提出从辨识模型时域响应提取惯性常数的方法;采用滑动数据窗法和指数平滑法完成对惯性常数的实时在线跟踪。3)进一步提出了基于类噪声信号的电力系统不同层级惯性常数递推辨识方法。采用ARMAX模型对类噪声信号进行建模,并采用递推加权最小二乘法求解ARMAX模型的参数;对递推方法与非递推方法的性能进行测试,递推方法的计算效率更高,辨识的惯性常数值更为稳定,更加适合于惯性常数实时在线跟踪;此外,考虑测量噪声、异常值和数据缺失等情况,对递推辨识方法的鲁棒性进行测试。4)提出了电力系统惯性时空特性分析、建模及其基于类噪声信号的辨识方法。从惯性阻抗能量波动的固有属性出发,定义了电力系统的节点惯性并给出其表征方法;提出了基于大扰动下和小扰动下节点频率的动态特性分析惯性时空特性的方法;推导了电力系统惯性时空特性的表征模型,在此基础上提出基于类噪声信号的电力系统惯性时空特性辨识方法。

关键词：惯性常数惯性时空特性类噪声信号系统辨识

高渗透率新能源电力系统惯性常数辨识及其时空特性分析

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高渗透率新能源电力系统惯性常数辨识及其时空特性分析

作者：张经华北电力大学

学位级别：硕士

随着风电、光伏等新能源大规模开发并网,新能源渗透率不断提升,电力系统惯量水平随之下降且呈现明显的时空特性。电力系统惯性水平的量化评估及其时空特性分析是解决高渗透率新能源电力系统弱惯量支撑问题的前提和基础。针对新能源电力... 详细信息

随着风电、光伏等新能源大规模开发并网,新能源渗透率不断提升,电力系统惯量水平随之下降且呈现明显的时空特性。电力系统惯性水平的量化评估及其时空特性分析是解决高渗透率新能源电力系统弱惯量支撑问题的前提和基础。针对新能源电力系统惯量在线追踪和时空特性分析问题,本文研究了基于系统辨识的惯性常数在线追踪方法,实现了惯性常数的实时监测与快速感知;利用节点惯性常数与发电机惯性常数之间的映射关系,设计了系统节点惯性常数求解的算法,实现了高渗透率新能源电力系统惯性水平的量化评价。本文主要研究内容如下:研究了电力系统惯性常数评估与节点惯性常数表征的方法。对当前新型电力系统中的惯量资源构成进行了梳理,分析了各类惯量资源的惯量响应过程,确定了同步发电机和虚拟惯量控制的新能源电源为系统惯量支撑的主要形式;对发电机和区域/系统不同层级的惯性常数进行了理论推导,阐述了电力系统节点惯性常数的概念,定量描述了各节点阻碍频率变化的能力,解决了传统系统惯性常数无法反映惯性时空特性的问题。研究了基于系统辨识的电力系统惯性常数追踪方法。通过系统辨识获取了发电机的ARMAX模型,并从该模型中提取、追踪发电机惯性常数,实现了发电机及区域/系统层级的惯性常数快速精准辨识;根据算法结构将该方法划分为非递推和递推两类,剖析了二者在计算存储与辨识速度等方面的区别与内在联系。理论分析和实验结果表明,递推算法辨识精度高、辨识结果稳定、辨识速度快,适用于节点数量庞大、结构复杂的辨识对象。提出了基于节点惯性常数的电力系统惯性时空特性分析方法。引入了节点惯性常数的表征方法,并阐述了其物理意义;分析了系统节点与发电机之间频率、功率的相关性,揭示了节点惯性常数与发电机惯性常数之间的映射关系,设计了节点惯性常数的具体实现算法,并分析了系统惯性时空特性分布的主要影响因素;以IEEE典型系统为例,分析了惯量资源分布对节点惯性常数的影响,对节点层级的系统惯性水平进行评价和可视化分区。通过仿真实验验证了所述方法的有效性,实现了电力系统惯性时空特性分析。

关键词：惯性常数量化评估系统辨识惯性时空特性节点惯性常数

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电机转动部分的惯性常数的试验性试验

电网技术 1957年第1期 139-139页

目前对上海电业管理局范围内发电厂的机组惯牲常数,缺少可靠的试验数据,一般仅根据其外形尺寸约略计算。为了在计算系统稳定中得到较可靠的数字,根据下列原理,先用小型电动发电机作了一次探索性的试验。这个试验的测定原理如下:当机组... 详细信息

目前对上海电业管理局范围内发电厂的机组惯牲常数,缺少可靠的试验数据,一般仅根据其外形尺寸约略计算。为了在计算系统稳定中得到较可靠的数字,根据下列原理,先用小型电动发电机作了一次探索性的试验。这个试验的测定原理如下:当机组达到一定速度后,将原动力除去,听其逐渐减速停下时,可画出其转速对时间之惰走曲线

关键词：试验性惯性常数电机

两大区互联系统交流联络线功率波动机制与峰值计算

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中国电机工程学报 2010年第19期30卷 1-6页

作者：汤涌孙华东易俊林伟芳中国电力科学研究院北京市海淀区100192

提出两大区互联系统交流联络线功率振荡的线性化模型。基于2阶线性系统时域分析理论和电力系统冲击功率的功率分配理论,阐明联络线功率波动的机制,证明由功率扰动引起两大区电网交流联络线功率波动峰值的大小取决于两大区电网的惯性常... 详细信息

提出两大区互联系统交流联络线功率振荡的线性化模型。基于2阶线性系统时域分析理论和电力系统冲击功率的功率分配理论,阐明联络线功率波动的机制,证明由功率扰动引起两大区电网交流联络线功率波动峰值的大小取决于两大区电网的惯性常数比和区域振荡模式的阻尼比。提出功率缺额后联络线功率波动峰值以及功率转移比的计算方法。通过华北—华中互联系统特高压联络线的实测数据验证提出的模型、机制和算法的正确性和有效性。研究结论有助于掌握两大区互联电力系统联络线功率波动的动态特性,为互联电力系统运行方式的安排和控制措施的确定提供依据。

关键词：互联电力系统联络线功率波动阻尼比惯性常数

基于斯皮尔曼相关系数和系统惯量的中国电网停电事故趋势预测

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中国电机工程学报 2023年第14期43卷 5372-5380页

作者：于群霍筱东何剑李琳张建新冯煜尧山东科技大学电气与自动化工程学院山东省青岛市266590 中国电力科学研究院有限公司北京市海淀区100192 国网上海市电力公司上海市浦东新区200122

在能源形势紧张和绿色发展的背景下,全球范围内的新能源发电规模在不断扩大。然而近年来国外发生的几起大规模停电事故说明了新能源的广泛接入给电力系统的安全运行带来了新的挑战。与此同时,中国提出“3060”双碳目标和建设以新能源为... 详细信息

在能源形势紧张和绿色发展的背景下,全球范围内的新能源发电规模在不断扩大。然而近年来国外发生的几起大规模停电事故说明了新能源的广泛接入给电力系统的安全运行带来了新的挑战。与此同时,中国提出“3060”双碳目标和建设以新能源为主的新型电力系统目标,使得电网中新能源装机发展迅猛,导致电力系统惯量水平下降,电网运行的风险水平进一步提高。为更好地认识电网的停电事故和惯量水平之间的关系,该文分析中国电网年均停电事故损失负荷与系统惯性常数之间的相关性。首先,基于斯皮尔曼相关系数对中国电网年均停电事故损失负荷绝对值和相对值与系统惯性常数进行相关性分析。其次,分析随着时间推移,中国电网年均停电事故损失负荷与系统惯性常数两者相关性的变化情况。然后,在宏观层面,预测中国电网未来年均停电事故损失负荷的发展趋势。

关键词：电力系统停电事故惯性常数相关性斯皮尔曼相关系数趋势预测

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基于数据驱动的电力系统动态等值方法研究

电网技术 2020年第8期44卷 3047-3056页

作者：陈厚合王为超姜涛魏俊红张嵩李国庆东北电力大学电气工程学院吉林省吉林市132012 华电电力科学研究院有限公司东北分公司辽宁省沈阳市110167

提出一种基于数据驱动的电力系统动态等值方法。根据发电机同调关系与节点间电气距离,明确网络划分原则;以所研究区域边界母线电压及联络线功率作为输入,辨识外部区域等值发电机的暂态电抗;以等值发电机有功输出与原始系统联络线有功功... 详细信息

提出一种基于数据驱动的电力系统动态等值方法。根据发电机同调关系与节点间电气距离,明确网络划分原则;以所研究区域边界母线电压及联络线功率作为输入,辨识外部区域等值发电机的暂态电抗;以等值发电机有功输出与原始系统联络线有功功率误差最小为目标函数,基于最小二乘辨识等值发电机的惯性常数TJ和阻尼系数D,进而构建等值系统;以动曲线均方根误差及拟合度指标,定量评价等值系统;最后将所提方法应用于修改的IEEE-68节点测试系统和张北四端柔性直流电网工程,结果验证了所提方法的正确性和有效性。

关键词：动态等值参数辨识电力系统最小二乘惯性常数阻尼

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超级电容参与风电调频的动态响应优化策略

电力系统自动化 2024年第17期48卷 46-55页

作者：黎静华敖国进宋诚鑫兰飞广西电力系统最优化与节能技术重点实验室(广西大学) 广西壮族自治区南宁市530004

随着风电渗透率的不断提高,电力系统逐步呈现低惯量的特征。低惯量系统在故障时的频率变化率(RoCoF)和最大频率偏差显著增大,传统频率控制方法效果减弱,频率的安全、稳定面临挑战。针对上述问题,先于一次调频动作的快速频率响应(FFR)已... 详细信息

随着风电渗透率的不断提高,电力系统逐步呈现低惯量的特征。低惯量系统在故障时的频率变化率(RoCoF)和最大频率偏差显著增大,传统频率控制方法效果减弱,频率的安全、稳定面临挑战。针对上述问题,先于一次调频动作的快速频率响应(FFR)已成为解决低惯量系统频率稳定问题的重要手段。首先,建立风-火-储电力系统频率响应模型,分析FFR调频资源对低惯量系统频率响应的影响;其次,基于模糊逻辑推理,提出了一种超级电容参与风电调频的储能动态响应优化策略以控制储能,使其能够动态响应系统频率变化,在频率跌落期遏制频率跌落,在频率恢复期调控储能恢复功率以维持荷电状态稳定;最后,对提出的控制策略进行仿真验证。仿真结果表明,所提策略能够利用超级电容快速动态响应系统频率变化,从而为低惯量系统提供功率支撑,弥补风电调频的不足,相较传统的风电机组虚拟惯量控制策略,在减小最大RoCoF及抑制最大频率偏差效果上均有大幅提升。

关键词：低惯量系统快速频率响应超级电容风力发电模糊逻辑控制频率调节惯性常数

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多机电力系统暂态不稳定的实时预测

中国电机工程学报 1991年第S1期11卷 3-10页

作者：张保会葛耀中西安交通大学

本文研究了多机电力系统遭受大扰动后首次摇摆稳定性的实时预测理论和预测装置的实现方法。在研究中发现了故障期间全系统的加速功率几乎不变,且与任意发电机的加速功率之间存在简单关系。文中推导并建立了以局部发电机的能量函数为基... 详细信息

本文研究了多机电力系统遭受大扰动后首次摇摆稳定性的实时预测理论和预测装置的实现方法。在研究中发现了故障期间全系统的加速功率几乎不变,且与任意发电机的加速功率之间存在简单关系。文中推导并建立了以局部发电机的能量函数为基础的单机率先失步快速预测判据,并引进了李雅普诺夫直接法。所构成的预测装置较简单,且易于在目前的电力系统中实现。

关键词：电力系统暂态能量函数大扰动暂态稳定计算实时计算故障清除预测理论惯性常数故障点暂态过程