大電網(wǎng)多形態(tài)穩(wěn)定性預防控制和緊急調(diào)控的在線輔助決策方法研究.pdf

1、大區(qū)電網(wǎng)的互聯(lián)、直流輸電工程的大量建設(shè)以及新能源發(fā)電在電網(wǎng)中的規(guī)模不斷擴大，電網(wǎng)運行復雜程度增加，運行方式變化較大，通常的離線分析與控制策略已經(jīng)難以滿足需要，在線安全穩(wěn)定分析與控制系統(tǒng)成為電網(wǎng)調(diào)度中心必備的工具。
　　潛在故障的預防控制輔助決策是在線安全穩(wěn)定分析與控制系統(tǒng)非常重要的功能，但鑒于復雜大電網(wǎng)高維、強時變、強非線性的本質(zhì)，目前的決策算法魯棒性和計算速度尚難以滿足在線計算的要求。不宜以能否獲得全局最優(yōu)解作為考核計算方法有效

2、性的準則，基于物理現(xiàn)象和控制機理，可以從搜索過程中每一次的仿真軌跡或模態(tài)分析中提取量化信息，計算控制性能指標，用于指導尋優(yōu)計算過程中下一步的搜索方向以及各種計算任務(wù)在并行計算平臺上的分配，從而盡快得到可行和盡量優(yōu)化的調(diào)整方案，滿足實際大電網(wǎng)對預防控制在線計算的要求。
　　針對緊急狀態(tài)顯現(xiàn)后安全穩(wěn)定緊急調(diào)控，基于廣域測量系統(tǒng)(WAMS)的電網(wǎng)動態(tài)實時信息，可以提取反映電網(wǎng)緊急狀態(tài)的特征量，給出定性的調(diào)控建議，但無法確定定量的緊急控制

3、措施。要想拋開大量不切實際的假設(shè)來獲得人工緊急調(diào)控的定量決策，必須通過基于系統(tǒng)模型的仿真計算獲得，采用實測軌跡數(shù)據(jù)與在線預決策計算結(jié)合的理論及思路，可以為人工緊急調(diào)控提供輔助決策支持。
　　本文針對暫態(tài)穩(wěn)定預防控制、動態(tài)穩(wěn)定預防控制以及多種安全穩(wěn)定問題的綜合輔助決策問題，在分析目前各類預防控制計算方法基礎(chǔ)上提出滿足復雜大電網(wǎng)在線分析控制適應性要求的計算方法?；趶V域測量系統(tǒng)(WAMS)的電網(wǎng)動態(tài)實時信息和實測軌跡數(shù)據(jù)與數(shù)字仿真結(jié)合

4、的思路，針對低頻振蕩和電壓穩(wěn)定的在線緊急控制問題，提出人工緊急調(diào)控決策支持的計算方法。
　　(1)基于擴展等面積準則(EEAC)提供的安全穩(wěn)定模式信息及其計算的機組參與因子，提出了暫態(tài)穩(wěn)定預防控制的在線計算方法。按多個預想故障下系統(tǒng)穩(wěn)定裕度加權(quán)并計及控制代價得到控制性能指標，排序后首尾配對依次參與控制，逐步調(diào)整直至所有故障下暫態(tài)功角穩(wěn)定裕度均滿足要求。在采用分布式并行計算技術(shù)的集群計算系統(tǒng)中，改進了基于擴展等面積準則的啟發(fā)式算法，

5、采用枚舉并行的方式，將參與因子首尾配對后得到的可能調(diào)整方案同時下發(fā)至計算節(jié)點并行計算，最終在計算結(jié)果中選擇滿足要求的方案作為輔助決策措施，極大地提高了計算速度。
　　(2)為了防止電力系統(tǒng)低頻振蕩發(fā)生，提出了小干擾動態(tài)穩(wěn)定輔助決策和預想故障后的大干擾動態(tài)穩(wěn)定輔助決策在線計算方法。根據(jù)狀態(tài)估計結(jié)果和元件模型參數(shù)在線計算，將弱阻尼模式的阻尼提高至指定安全值;采取緊急降低關(guān)鍵發(fā)電機出力方式，并給出了協(xié)調(diào)控制多個弱阻尼模式的機組出力調(diào)整措

6、施;基于并行計算策略可以同時滿足控制措施的準確性和實時性要求。
　　(3)大多數(shù)基于同步相量數(shù)據(jù)的靜態(tài)電壓失穩(wěn)預測方法僅根據(jù)本地節(jié)點或支路的PMU量測值，通過對系統(tǒng)進行戴維南等值來計算判斷電壓失穩(wěn)的指標，沒有充分利用系統(tǒng)中大量的PMU信息，能否準確預警實際電網(wǎng)的電壓失穩(wěn)值得商榷。根據(jù)SCADA系統(tǒng)采集的電網(wǎng)實時運行狀態(tài)，可以進行PV曲線計算和QV模態(tài)分析，計算電壓穩(wěn)定裕度和靜態(tài)電壓穩(wěn)定輔助決策。為了提高預警的實時性，基于PV曲線和

7、QV模態(tài)分析計算得到的關(guān)鍵節(jié)點臨界電壓和參與因子，求取以參與因子為權(quán)重的關(guān)鍵節(jié)點PMU電壓量測值與臨界電壓的距離，得到實時的電壓穩(wěn)定裕度。當電壓穩(wěn)定裕度不滿足要求時，根據(jù)預決策計算得到的將電壓穩(wěn)定裕度提高到不同檔位值的控制措施，將裕度當前值和目標值之差與按檔位劃分的裕度值相匹配，給出提高電壓穩(wěn)定裕度的控制措施。
　　(4)目前實際采用的PSS一般只考慮機端信號，對區(qū)域振蕩模式的抑制作用有限。根據(jù)PMU實測的發(fā)電機功角、有功功率、廠

8、站（母線）電壓相角、線路有功功率和變壓器有功功率等信息，在線監(jiān)測電網(wǎng)低頻振蕩事件，識別振蕩模式和強相關(guān)機組。將低頻振蕩在線分析和小干擾穩(wěn)定性輔助決策相結(jié)合，提出了低頻振蕩實時控制的方法。高壓直流輸電由于具有快速響應的特性和強大的過載能力，可以被用于提高交直流混聯(lián)系統(tǒng)的動態(tài)穩(wěn)定性，分別從直流線路選擇、功率支援時機、支援量三方面研究了采用直流功率支援抑制低頻振蕩的關(guān)鍵技術(shù)。在機端電壓調(diào)整對低頻振蕩阻尼影響的理論分析基礎(chǔ)上，提出采用廣域信息的

9、發(fā)電機電壓控制抑制低頻振蕩方法。
　　(5)目前互聯(lián)大電網(wǎng)各類安全穩(wěn)定問題相互交織，多種安全穩(wěn)定隱患可能同時出現(xiàn)，需要在輔助決策計算中考慮多種安全穩(wěn)定問題之間的協(xié)調(diào)優(yōu)化。本文提出在線安全穩(wěn)定綜合輔助決策的計算方法，將各種安全穩(wěn)定問題按重要和復雜程度進行排序，獲得各問題的計算隊列，確保優(yōu)先給出對電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行影響程度高的安全穩(wěn)定問題對應的輔助決策;采用安全穩(wěn)定性指標對候選控制措施的靈敏度或參與因子信息作為安全穩(wěn)定約束，避免各類輔助