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基于轨迹特征根的系统暂态稳定判断与扰动类型筛选方法

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电网技术 2018年第10期42卷 3330-3338页

作者：袁优康积涛王德林潘志豪李峰赵亚鑫西南交通大学电气工程学院四川省成都市610031 国网浙江绍兴供电公司浙江省绍兴市312000 国网内蒙古包头供电公司内蒙古自治区包头市014000

为了解决系统暂态稳定性判断的准确性以及扰动类型筛选的快速性问题,提出了一种基于轨迹特征根数据的暂态稳定性筛选方法。该方法建立了高阶系统的线性化模型,该模型考虑励磁和调速系统等主要元件对线性化模型的影响。励磁系统和调速系... 详细信息

为了解决系统暂态稳定性判断的准确性以及扰动类型筛选的快速性问题,提出了一种基于轨迹特征根数据的暂态稳定性筛选方法。该方法建立了高阶系统的线性化模型,该模型考虑励磁和调速系统等主要元件对线性化模型的影响。励磁系统和调速系统模型利用拉普拉斯逆变换实现在非平衡点处的线性化处理。接着,提出一种基于扰动后轨迹特征根波动方差的扰动类型识别方法,该方法引用方差对扰动后的轨迹特征根数据计算振荡和离散程度,并以此量化指标,根据波动方差值识别扰动类型。最后通过算例,验证了文中设置的扰动类型与识别的结果基本一致。

关键词：高阶系统暂态稳定轨迹特征根扰动类型筛选波动方差

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基于轨迹特征根的暂态稳定实用判据

电力系统自动化 2012年第16期36卷 14-19页

作者：谭伟沈沉刘锋倪敬敏广东电网公司电力调度控制中心广东省广州市510600 电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室清华大学北京市100084

基于轨迹特征根在大扰动后系统分析中的适用性,尝试用轨迹特征根方法来分析和预测系统的暂态稳定性。通过大扰动后逐个断面的泰勒展开,将原非线性系统由一族带扰动项的线性系统来近似。通过线性系统的稳定性理论及电力系统物理特征,给... 详细信息

基于轨迹特征根在大扰动后系统分析中的适用性,尝试用轨迹特征根方法来分析和预测系统的暂态稳定性。通过大扰动后逐个断面的泰勒展开,将原非线性系统由一族带扰动项的线性系统来近似。通过线性系统的稳定性理论及电力系统物理特征,给出电力系统暂态失稳判据,进而基于该判据,设计暂态稳定在线预测算法。最后,在新英格兰系统和国内实际电网上的算例测试,表明了暂态失稳判据和在线预测算法的准确性和适用性。

关键词：轨迹特征根暂态稳定失稳判据在线预测电力系统

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基于轨迹特征根的机组分群方法

电力系统自动化 2010年第1期34卷 8-14页

作者：谭伟沈沉李颖倪敬敏刘锋清华大学电机系电力系统国家重点实验室北京市100084

在轨迹特征根思路的启发下,建立了故障后系统的泰勒展开模型。通过对大故障后系统泰勒展开模型的研究,初步得出可用泰勒展开一次项的系数矩阵来预测系统状态量的动态特性。沿着故障后系统的轨迹,逐个断面分析系统的泰勒展开一次项系数矩... 详细信息

在轨迹特征根思路的启发下,建立了故障后系统的泰勒展开模型。通过对大故障后系统泰勒展开模型的研究,初步得出可用泰勒展开一次项的系数矩阵来预测系统状态量的动态特性。沿着故障后系统的轨迹,逐个断面分析系统的泰勒展开一次项系数矩阵,计算该矩阵的特征值,分析实部为正的特征值所对应的右特征向量以及发电机在该模式下的参与程度,结合当前断面发电机功角大小推断发电机的分群情况。算例分析表明,该方法能很好地识别各个时段系统状态量的变化趋势,并能有效地预测发电机的分群情况。

关键词：轨迹特征根机组分群识别参与因子特征向量

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通过轨迹特征根分析时变振荡特性

电力系统自动化 2009年第6期33卷 1-5页

作者：郝思鹏薛禹胜唐茂林李建东南大学电气工程学院江苏省南京市210096 国网电力科学研究院/南京南瑞集团公司江苏省南京市210003 四川省电力公司四川省成都市610041

电力系统受扰轨迹具有非平稳振荡特性,无法由平衡点特征根反映。为此,提出受扰轨迹振荡模式的时变性概念,给出瞬时阻尼的计算式;采用小波脊方法获取轨迹各窗口内的特征根,构成振荡模式的时间序列,以便研究扰动大小和系统时变性对低频振... 详细信息

电力系统受扰轨迹具有非平稳振荡特性,无法由平衡点特征根反映。为此,提出受扰轨迹振荡模式的时变性概念,给出瞬时阻尼的计算式;采用小波脊方法获取轨迹各窗口内的特征根,构成振荡模式的时间序列,以便研究扰动大小和系统时变性对低频振荡的影响。小波变换利用滑动的伸缩窗口在多个尺度空间分析信号的时频特性,有较好的频率适应性。通过追踪小波变换的极大值点可以克服Prony和傅里叶算法不适用于时变系统的困难,反映时变振荡特性。指出由于小波变换反映的是窗口内的平均振荡特性,窗口过宽会掩盖其时变性,因此不能用于时变性太强的场合。

关键词：小波脊时变振荡轨迹特征根

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基于轨迹特征根的扰动冲击机理探索

电网技术 2014年第9期38卷 2461-2465页

作者：陈乾沈沉汤蕾电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室(清华大学电机系) 北京市海淀区100084

运行人员在对华北-华中特高压电网的暂态稳定性例行扫描时,发现在某些情况下,晋豫特高压线路远端故障所引发的晋豫特高压联络线功率振荡远比近端故障所导致的振荡更剧烈。针对该现象,从扰动对振荡模式的激发程度这一角度出发,提出了一... 详细信息

运行人员在对华北-华中特高压电网的暂态稳定性例行扫描时,发现在某些情况下,晋豫特高压线路远端故障所引发的晋豫特高压联络线功率振荡远比近端故障所导致的振荡更剧烈。针对该现象,从扰动对振荡模式的激发程度这一角度出发,提出了一种基于轨迹特征根的扰动冲击机理。通过算例展现了轨迹特征根分析方法在非平衡点处逐段线性化,用一簇线性系统代替原非线性系统进行分析的本质,并在华北-华中特高压电网中验证了所提机理的正确性。

关键词：特高压轨迹特征根振荡模式暂态稳定电力系统

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基于轨迹特征根的功率控制灵敏度分析及应用

电力系统自动化 2010年第18期34卷 1-5页

作者：谭伟沈沉倪敬敏李颖电力系统国家重点实验室清华大学电机系北京市100084

沿着故障切除后系统状态量的轨迹,计算轨迹特征根并推导发电机的状态量与各发电机节点注入功率之间的灵敏度关系,为功率控制地点的确定提供了有效的信息。计算功角及转速均超前于惯量中心的所有发电机不平衡功率之和,并将其在灵敏度为... 详细信息

沿着故障切除后系统状态量的轨迹,计算轨迹特征根并推导发电机的状态量与各发电机节点注入功率之间的灵敏度关系,为功率控制地点的确定提供了有效的信息。计算功角及转速均超前于惯量中心的所有发电机不平衡功率之和,并将其在灵敏度为正的控制点之间进行分摊,得到各功率控制点的控制量。该算法能快速给出功率控制点,有利于控制策略的快速制订。通过仿真将该算法应用于新英格兰39节点系统及国内某实际电力系统,结果表明该算法能有效抑制机群失稳问题,具有很好的适用性和有效性。

关键词：轨迹特征根控制灵敏度功率控制紧急控制

基于轨迹特征根的系统暂态稳定判断与扰动类型筛选方法

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基于轨迹特征根的系统暂态稳定判断与扰动类型筛选方法

作者：袁优西南交通大学

学位级别：硕士

电力系统的安全稳定运行与否直接影响到社会经济的发展,实际中电力系统不可避免地遭受各种扰动。若不能够判断出扰动后系统的暂态稳定性以及识别扰动的类型,及时采取相应措施进行处理,恢复正常供电,故障范围可能会扩大,进而引发电力系... 详细信息

电力系统的安全稳定运行与否直接影响到社会经济的发展,实际中电力系统不可避免地遭受各种扰动。若不能够判断出扰动后系统的暂态稳定性以及识别扰动的类型,及时采取相应措施进行处理,恢复正常供电,故障范围可能会扩大,进而引发电力系统大事故的产生。更严重的情况下造成系统振荡甚至解列,将产生不可估量的经济损失和难以预测的社会影响。为了准确地判断扰动后系统暂态稳定性并对扰动的类型进行筛选,在深入研究已有方法的基础上,针对已有方法存在的不足,本文尝试用扰动后系统轨迹特征根的波动特性进行系统暂态稳定性判断和扰动类型筛选,并对其中的关键性问题进行分析和讨论。首先,建立高阶系统线性化模型,充分考虑调速器和励磁系统等系统主要元件对系统线性化模型的影响。调速器和励磁系统模型在线性化处理时考虑到模型的复杂性,尝试一种利用拉普拉斯逆变换实现复杂模块模型在非平衡点处的线性化处理方法。其次,将扰动后系统轨迹特征根的波动情况与对应扰动下发电机相对功角曲线判断得出的系统暂态稳定性结果进行比较,发现系统扰动后暂态稳定时,轨迹特征根衰减性振荡,并最终收敛于小范围的波动。系统扰动后如果暂态不稳定,则轨迹特征根无规律振荡,并无收敛趋势。根据这个规律,本文提出了一种基于扰动后系统轨迹特征根的暂态稳定性判断方法,该方法判定系统遭受预想事故的暂态稳定性虽然耗时较长,但是由于轨迹特征根曲线是综合所有变量求取的结果,包括发电机功角、机端电压等变量,因此准确性较传统单一变量判断系统暂态稳定性有较大的提高,适用于电力规划和运行调度的离线暂态稳定性分析。最后,通过分析发现扰动的大小和类型对轨迹特征根的影响程度各不相同,尤其是轨迹特征根的波动范围有明显差别。有害扰动和无害扰动作用下系统轨迹特征根波动特性之间的差别尤为显著,引用方差对扰动后的轨迹特征根曲线进行振荡和离散程度的量化分析,并以此量化指标为依据,根据系统轨迹特征根曲线的波动方差与扰动类型的对应关系,本文提出一种基于扰动后系统轨迹特征根波动方差的扰动类型识别方法。在解决快速性问题上,该方法采用扰动发生后的第一个摇摆周期作为时间截面,计算该时间截面轨迹特征根的波动方差。并通过算例进行验证,结果表明,预想扰动设置的类型与扰动识别区识别的结果相一致,论证了这种方法能够有效满足系统暂态分析中对扰动类型快速、准确筛选的要求。

关键词：电力系统暂态稳定轨迹特征根事故筛选波动方差

基于轨迹特征根灵敏度的电力系统机电动态特性研究

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基于轨迹特征根灵敏度的电力系统机电动态特性研究

作者：王腾西南交通大学

学位级别：硕士

实际的电力系统在正常运行时会遭受各种各样的扰动,同时系统的结构复杂,响应迅速,会呈现出复杂的动态特性,对电网的安全稳定运行造成影响。随着电力系统的非线性时变特点逐渐加强,扰动的大小也具有相对性,传统的电力系统模式分析法已不... 详细信息

实际的电力系统在正常运行时会遭受各种各样的扰动,同时系统的结构复杂,响应迅速,会呈现出复杂的动态特性,对电网的安全稳定运行造成影响。随着电力系统的非线性时变特点逐渐加强,扰动的大小也具有相对性,传统的电力系统模式分析法已不再适用。为了研究非线性非自治电力系统的动态特性,轨迹特征根技术被提出,并应用于大故障下系统的动态特性分析。它可以解决传统的特征根分析法在非平衡点处的不适应性问题。同时,动态灵敏度信息能够定量反映系统参数对于系统状态的影响程度,为改善电力系统的动态性能提供指导。其中,轨迹灵敏度以系统受扰轨迹为依据,在电力系统动态稳定分析中得到广泛应用。当时变非线性因素无法忽略时,传统的模式分析法已不能准确地分析电力系统机电动态特性,本文针对此问题引入了轨迹特征根技术。将发电机摇摆方程在非平衡点处线性化,计算轨迹特征根,通过改变扰动条件以及系统本身参数,来研究不同状态下特征根轨迹的变化,定性分析影响其振荡幅度、振荡周期以及断面大小的因素。结合轨迹灵敏度与平衡点特征根灵敏度的方法,本文采用了轨迹特征根灵敏度的概念,并比较了两种轨迹特征根灵敏度的计算方法,最后利用数值摄动法求解系统的轨迹特征根对于参数的灵敏度。验证了在研究电力系统机电动态过程中,轨迹特征根灵敏度相对于平衡点特征根灵敏度方法的优越性。发现了时域上平衡点特征根灵敏度的不适应性。轨迹特征根灵敏度是分析电力系统机电动态特性的新方法,它既能获取系统参数对于系统在每个时间断面上相应振荡模式的影响程度,也能在整个动态变化过程中分析这些参数对于系统的影响。它结合了静态的特征根灵敏度与动态的轨迹灵敏度的优点,对研究考虑时变非线性因素的电力系统动态特性具有重要的价值。

关键词：电力系统动态特性特征根分析法轨迹特征根轨迹灵敏度轨迹特征根灵敏度数值摄动法

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计及时变系统完整非线性的振荡模式分析

电力系统自动化 2008年第18期32卷 1-7页

作者：薛禹胜潘学萍 Guorui ZHANG Zhaoyang DONG Gerard LEDWICH 国网电力科学研究院、南京南瑞集团公司江苏省南京市210003 浙江大学电气工程学院浙江省杭州市310027 Electric Power Research Institute Palo Alto CA94304 USA University of Queensland Australia Queensland University of Technology Australia

提出评估非自治非线性因素对振荡行为影响程度的指标。其绝对值在定常的线性模型下严格为0,并随着时变性或非线性影响的增强而增加。据此,可量化地比较不同因素的影响。受扰轨迹完整地反映了时滞环节及离散控制等本质非线性因素和时变... 详细信息

提出评估非自治非线性因素对振荡行为影响程度的指标。其绝对值在定常的线性模型下严格为0,并随着时变性或非线性影响的增强而增加。据此,可量化地比较不同因素的影响。受扰轨迹完整地反映了时滞环节及离散控制等本质非线性因素和时变因素对系统动态行为的影响。采用小波脊方法估算受扰轨迹在适当宽度的时间窗口内的振荡模式,并随着窗口的滑动得到振荡模式的时间序列。用该序列可以量化非自治非线性振荡的特性,并指导对大振幅低频振荡的分析与控制。仿真发现,即使是3机9节点的小系统,其动态行为也可能不同于平衡点特征根的描述,而平衡点特征根甚至可能丢掉最危险的非线性模式。

关键词：振荡模式非线性影响度特征根分析轨迹特征根小波脊法