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考虑电动汽车接入的电力系统脆弱性分析方法研究

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考虑电动汽车接入的电力系统脆弱性分析方法研究

作者：何晓凤西南交通大学

学位级别：硕士

电动汽车作为一种绿色环保的新型电网负荷,受多重随机因素影响,表现出随机负荷的不确定性。规模化电动汽车接入配电网,对配电网安全运行带来巨大的冲击:改变电网的网架结构和潮流分布,造成负荷波动,增大电网负荷峰谷差,拉低电网电压与频... 详细信息

电动汽车作为一种绿色环保的新型电网负荷,受多重随机因素影响,表现出随机负荷的不确定性。规模化电动汽车接入配电网,对配电网安全运行带来巨大的冲击:改变电网的网架结构和潮流分布,造成负荷波动,增大电网负荷峰谷差,拉低电网电压与频率,对电网安全稳定运行造成极大影响。研究表明,在连锁故障传播过程中部分脆弱线路表现出很高的故障频率,不确定性电动汽车充电负荷会对脆弱线路造成不可预估的影响。因此,有必要深入研究不确定性电动汽车充电负荷接入下电网脆弱性分析。首先,考虑多种随机因素的影响构建一个电动汽车充电负荷需求计算模型。根据不同类型电动汽车运行规律,对电动汽车进行分类。并综合考虑时间、空间和状态特征量对充电负荷的影响,基于实际城市地理信息,结合蒙特卡洛法仿真模拟电动汽车充电负荷的时间空间分布。其次,提出一种基于支路势能泰尔熵的电力系统脆弱性评估方法,根据电网拓扑结构和发生两级连锁故障后电网剩余支路势能聚积情况,构建能综合反应电力网的拓扑结构和状态特性的二级状态转移网络。为反应系统的混乱度和不平衡度,将泰尔熵标准引入电力系统脆弱性分析,综合支路的全局脆弱度对支路进行评价,有效反映支路故障后对电网的影响和支路承受电网冲击的能力。准确识别出两级连锁故障中频繁故障的脆弱支路和故障后系统负荷损失最为严重的支路。在IEEE-39节点系统和某实际区域电网的仿真中证明了支路势能泰尔熵指标能准确有效地分析电网支路脆弱性。最后,提出一种基于改进H指数电力系统脆弱性分析方法。在满足N-1安全校验原则下,考虑隐故障发生几率构建两级连锁故障模型,根据故障前后潮流增量构建双向加权状态转移图,并将其分解为状态转移传播图和状态转移感染图。改进传统H指数,应用于状态转移传播图计算H-out传播指数,应用于状态转移感染图计算H-in感染指数。仿真分析IEEE-39系统和某实际电网表明:H-out传播指数能有效识别出系统脆弱线路,H-in感染指标能识别频繁发生二级故障的线路,即承受潮流冲击能力较弱的线路。

关键词：电动汽车充电电力系统脆弱性分析连锁故障支路势能状态转移网络改进H指数

电池储能系统建模及其对电网暂态稳定影响的研究

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电池储能系统建模及其对电网暂态稳定影响的研究

作者：刘心可福建工程学院

学位级别：硕士

人类社会的进步离不开能源的使用,可是能源危机与环境污染正在威胁着人类赖以生存的世界。近年来我国的能源结构不断优质化和低碳化,新能源发电比例不断上升,更多的电气装置被应用到了电网中,这些改变了电网潮流分布,使电网的结构日益复... 详细信息

人类社会的进步离不开能源的使用,可是能源危机与环境污染正在威胁着人类赖以生存的世界。近年来我国的能源结构不断优质化和低碳化,新能源发电比例不断上升,更多的电气装置被应用到了电网中,这些改变了电网潮流分布,使电网的结构日益复杂,电网的可靠性、稳定性和电能质量也不断受到冲击,给电网暂态稳定运行带来了严峻的挑战。储能作为现在电力系统调控方式之一,由于其响应速度快、控制灵活的出力特性,在维持电网稳定方面有着突出的特性优势,能够提高电能的质量,提高电网运行安全水平。本文考虑了储能系统换流器容量限制,基于电力系统分析综合程序PSASP,建立了电池储能系统的机电暂态模型。通过计算暂态能量选取脆弱支路,并研究储能接入电网后,对电力系统暂态稳定的影响。首先,以目前热门的全钒液流电池为例,介绍了储能系统的基本组成及工作原理。先分析了其物理结构及其换流器功率传输的基本原理,再分析了储能的四象限工作机理,在此基础上推导了储能系统接入电网后对发电机的影响,以及储能对电网的无功支撑,验证了储能提高暂态稳定性的优势,为下文储能电池用于提高暂态稳定性的基本模型和控制策略的深入探究提供了理论基础。其次,在对换流器控制系统深入分析的基础上,考虑换流器容量的限制,设置能量限制环节来限制有功无功功率的传输,提出了机电暂态时间尺度下的通用电池储能模型。通过PSASP的用户自定义UD建模,搭建了考虑能量限制的储能系统机电暂态模型,再通过PSASP自带的CEPRI-7算例系统验证了所建模型的有效性。通过仿真比较不同限制无功功率方法,得出该模型能根据储能系统的实际有功功率及时调整反应无功功率输出的上下限,充分发挥储能系统对电力系统的调节稳定作用。最后通过含储能电源的两机系统等值模型分析电网暂态失稳发电机相对功角曲线,选择候选脆弱支路。从暂态能量的角度考虑,提出一种计算支路暂态势能的大小选择出最大势能支路作为脆弱支路组成暂态割集的识别方法。再通过PSASP的CEPRI-36算例仿真计算了储能接入前后电网的功角暂态稳定和电压暂态稳定,验证了储能接入电网脆弱支路能更有效的改善电网的暂态稳定。

关键词：电池储能系统换流器暂态稳定支路势能 PSASP

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电力系统脆弱支路及临界割集的辨识

天津大学学报 2008年第6期41卷 660-666页

作者：林济铿杨静李杨春郑卫红王海林天津大学电力系统仿真控制教育部重点实验室天津300072 天津市电力公司调度中心天津300010

为了克服人为选定割集以及没有考虑故障后系统轨迹的缺点,提出了一种基于支路势能的电力系统暂态稳定最脆弱支路及临界割集的候选集辨识方法,并结合改进的综合指标来辨识临界割集.该方法把故障后电力系统在势能最大值处的拥有最大支路... 详细信息

为了克服人为选定割集以及没有考虑故障后系统轨迹的缺点,提出了一种基于支路势能的电力系统暂态稳定最脆弱支路及临界割集的候选集辨识方法,并结合改进的综合指标来辨识临界割集.该方法把故障后电力系统在势能最大值处的拥有最大支路势能的支路作为最脆弱线路,以此线路作为基本线路形成候选集,再根据改进的综合指标来确定临界割集.该方法无需等时域仿真结束后就能确定最脆弱线路及临界割集.仿真研究表明,这种方法因部分计及了故障后系统的轨迹而提高了辨识准确度,辨识速度也由原来的5 s缩短为现在的0.35 s.

关键词：支路势能临界割集综合指标法电力系统暂态稳定

电力系统三相短路故障临界切除时间求解方法的在线应用

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电网技术 2009年第17期33卷 56-63页

作者：闫常友周孝信中国电力科学研究院北京市海淀区100192

介绍了直接法的相关知识、单机无穷大系统模型和多机系统模型,详细讨论了PEBS方法的局限性。对单机无穷大母线系统进行了公式推导和仿真验证,从理论上探讨了多机系统的三相短路故障临界切除时间求解方法。重新定义了势能函数,对势能最... 详细信息

介绍了直接法的相关知识、单机无穷大系统模型和多机系统模型,详细讨论了PEBS方法的局限性。对单机无穷大母线系统进行了公式推导和仿真验证,从理论上探讨了多机系统的三相短路故障临界切除时间求解方法。重新定义了势能函数,对势能最大值的求解提出一些新建议,研究了系统的总动能和总势能,提出求解三相短路故障临界切除时间的新思路,完善了一些可能引起计算误差的技术细节。通过有代表性的真实故障算例验证了所提思路和方法的可行性。

关键词：三相短路临界切除时间支路势能

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电力系统脆弱线路分析新方法

湖南电力 2008年第4期28卷 4-8页

作者：关磊铁道第三勘察设计院集团有限公司天津300251

对于扰动清除以后,以往人们只是关心故障清除后系统的摆动过程和系统的稳定性,很少考虑摆动过程中线路以及线路上保护对于系统暂态影响的情况,所以分析电力系统保护脆弱性是非常重要的。文中在对电力系统保留结构模型的暂态能量研究的... 详细信息

对于扰动清除以后,以往人们只是关心故障清除后系统的摆动过程和系统的稳定性,很少考虑摆动过程中线路以及线路上保护对于系统暂态影响的情况,所以分析电力系统保护脆弱性是非常重要的。文中在对电力系统保留结构模型的暂态能量研究的基础上,提出了一种基于支路势能分析电力系统线路脆弱性的新方法。

关键词：支路势能临界街割集线路脆弱性