基于廣域測(cè)量信號(hào)的電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定預(yù)測(cè)及失步解列理論研究.pdf

1、以同步相量測(cè)量單元(Phasor Measurement Units,PMU)為基礎(chǔ)的廣域測(cè)量系統(tǒng)(Wide Area Measurement System,WAMS)為大型互聯(lián)電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)分布式同步測(cè)量、動(dòng)態(tài)安全監(jiān)測(cè)、在線安全分析以及廣域穩(wěn)定保護(hù)硿制等提供了可能性,是電力系統(tǒng)發(fā)展的前沿課題之一。
　　 本文首先介紹了廣域測(cè)量系統(tǒng)的概念以及其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用,然后研究了PMU優(yōu)化配置、快速暫態(tài)穩(wěn)定預(yù)測(cè)以及失步解列理論等問(wèn)題.全

2、文主要包括以下幾個(gè)部分:
　　 簡(jiǎn)要介紹了WAMS的基本概念以及在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用,然后分析了PMU優(yōu)化配置的現(xiàn)狀、接著分別介紹了傳統(tǒng)方式與WAMS下的電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定分析方法,最后闡述了傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)失步解列理論以及WAMS為其帶來(lái)的新的思路。
　　 提出了一種保證N-1條件下與關(guān)鍵線路相連的節(jié)點(diǎn)不失去可觀測(cè)性的最優(yōu)PMU配置方法。該方法首先結(jié)合復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論模型和N-1故障模型辨識(shí)出系統(tǒng)中脆弱線路,并定義與脆弱線路相連

3、的母線不可觀測(cè)的系統(tǒng)魯棒性損失模型；然后利用模擬退火法求出在正常情況下母線全部可觀測(cè)所需的PMIJ數(shù)目,以此為基礎(chǔ),逐步增加PMU了數(shù)目,建立起系統(tǒng)魯棒性損失和經(jīng)濟(jì)性之間的關(guān)系,其可視化結(jié)果為規(guī)劃人員提供了有力的決策和支持。
　　 提出了一種新的啟發(fā)式暫態(tài)穩(wěn)定評(píng)估策略。該方法首先對(duì)系統(tǒng)的各種故障進(jìn)行離線仿真,然后以故障切除后短時(shí)間內(nèi)各發(fā)電機(jī)的功角統(tǒng)計(jì)信息、發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)注入功率、負(fù)荷節(jié)點(diǎn)注入功率等特征量為輸入,以離散化的故障臨界切除

4、時(shí)間為輸出,應(yīng)用粒化粗糙集模型對(duì)原始輸入進(jìn)行屬性約減,最后利用支持向量機(jī)優(yōu)良的統(tǒng)計(jì)特性建立起輸入和輸出之間的映射關(guān)系,以正確評(píng)估系統(tǒng)的穩(wěn)定級(jí)別并識(shí)別系統(tǒng)的薄弱區(qū)域。
　　 提出了一種考慮不確定性的暫態(tài)穩(wěn)定在線預(yù)測(cè)方法,該方法計(jì)及了負(fù)荷、節(jié)點(diǎn)注入功率、故障切除時(shí)間、故障線路和故障位置等不確定因素。利用Monte-Carlo方法進(jìn)行參數(shù)抽樣,對(duì)這些抽樣進(jìn)行聚類以節(jié)省離線計(jì)算時(shí)間,在得到聚類樣本的穩(wěn)定性之后還原初始抽樣樣本并整理離散變

5、量；為充分考慮不確定性造成的后果,引入風(fēng)險(xiǎn)理論,以風(fēng)險(xiǎn)最小原則構(gòu)造樸素貝葉斯分類器,并將其應(yīng)用于暫態(tài)穩(wěn)定的在線預(yù)測(cè)。
　　 提出了一種新的基于功角受擾軌跡擬合的暫態(tài)穩(wěn)定快速預(yù)測(cè)方法。該方法首先對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行離線仿真,記錄發(fā)電機(jī)在受擾情況下的功角軌跡變化情況,并對(duì)軌跡集合進(jìn)行聚類分析,從中提取特征軌跡,生成發(fā)電機(jī)的受擾軌跡標(biāo)準(zhǔn)模式庫(kù)(Perturbed Trajiectory Standard Pattern Database,PTS

6、PD)。然后計(jì)算功角實(shí)時(shí)量測(cè)數(shù)據(jù)與發(fā)電機(jī)PTSPD中各個(gè)模式的歐氏距離,并利用修正方案來(lái)預(yù)測(cè)出發(fā)電機(jī)功角的運(yùn)行軌跡,從而快速判斷出系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
　　 提出了一種基于WAMS的發(fā)電機(jī)失步保護(hù)與電網(wǎng)功角穩(wěn)定的協(xié)調(diào)控制方法。該方法的穩(wěn)定判據(jù)共包含兩個(gè)部分,包括傳統(tǒng)的本地保護(hù)裝置信號(hào)和WAMS的暫態(tài)穩(wěn)定在線預(yù)測(cè)結(jié)果。協(xié)調(diào)控制部分由一個(gè)中心服務(wù)器完成,若該中心首先收到保護(hù)裝置的動(dòng)作信號(hào),則發(fā)出切機(jī)命令:若該中心首先收到暫態(tài)穩(wěn)定在線預(yù)測(cè)結(jié)

7、果為穩(wěn)定的信號(hào),則發(fā)出閉鎖失步保護(hù)裝置信號(hào)；若該中心首先收到暫態(tài)穩(wěn)定在線預(yù)測(cè)結(jié)果為不穩(wěn)定的信號(hào),則根據(jù)預(yù)測(cè)的發(fā)電機(jī)功角軌跡,啟動(dòng)優(yōu)化切機(jī)方案進(jìn)行緊急控制。
　　 利用PMU信號(hào)測(cè)量線路兩端的相位差,可以有效地捕捉系統(tǒng)失步解列斷面。但是當(dāng)電力系統(tǒng)產(chǎn)生異步振蕩時(shí),將伴隨強(qiáng)烈的功角和頻率振蕩,此時(shí)設(shè)置在失步中心附近的PMU仍能有效測(cè)量線路的穿越功率,但是相角測(cè)量的精度下降,影響了基于相角判斷的失步保護(hù)裝置的可靠性。針對(duì)上述問(wèn)題,提出了