基于WAMS的電力系統(tǒng)動態(tài)監(jiān)測及分析研究.pdf

1、廣域測量系統(tǒng)(WAMS)在電力系統(tǒng)的應(yīng)用取得很大進(jìn)展，與此同時，在理論及應(yīng)用上也存在著一些需要迫切解決的問題。結(jié)合在廣域測量系統(tǒng)領(lǐng)域的具體研發(fā)工作，論文對WAMS在電力系統(tǒng)監(jiān)測及分析領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行研究，主要內(nèi)容和成果如下： 1．對WAMS系統(tǒng)測量技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究和總結(jié)。 在對WAMS系統(tǒng)同步時間坐標(biāo)系、相量測量算法、信號測量方法、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、主站數(shù)據(jù)處理、主站間互聯(lián)以及WAMS功能定位等內(nèi)容系統(tǒng)研究、總結(jié)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一

2、步提出以下概念及方法： (1)冗余配置的WAMS時間同步信號系統(tǒng)，提高WAMS同步測量電力系統(tǒng)的可靠性。 (2)互聯(lián)電網(wǎng)WAMS系統(tǒng)的分級分區(qū)信息交換方法，以及調(diào)度中心WAMS系統(tǒng)和其它系統(tǒng)的互聯(lián)結(jié)構(gòu)。 (3)WNMS系統(tǒng)主站數(shù)據(jù)處理流程、數(shù)據(jù)誤差分析及修正方法，為WAMS主站數(shù)據(jù)處理及應(yīng)用提供了科學(xué)的方法。 (4)電力系統(tǒng)靜態(tài)觀測、動態(tài)觀測、暫態(tài)觀測的概念，揭示W(wǎng)AMS系統(tǒng)和電力系統(tǒng)機(jī)電暫態(tài)過程監(jiān)測的關(guān)

3、系，明確WAMS系統(tǒng)在調(diào)度自動化系統(tǒng)中的功能定位。 2．提出基于WAMS的電力系統(tǒng)動態(tài)監(jiān)測原理。 通過對WAMS監(jiān)測電力系統(tǒng)的本質(zhì)及目標(biāo)研究，闡述PMU布點(diǎn)的指導(dǎo)原則；并在PMU 布點(diǎn)及狀態(tài)測量方面，提出如下方法： (1)基于WAMS，通過直接測量與間接計算相結(jié)合來觀測電力系統(tǒng)的方法，其中包括：基于WAMS的可觀測節(jié)點(diǎn)、可觀測點(diǎn)集合、WAMS 觀測矩陣等概念，以及計算WAMS可觀測點(diǎn)的規(guī)則； (2)結(jié)合圖

4、論的最小支配集算法，提出并驗(yàn)證基于最小支配集的 PMU 布點(diǎn)算法。 (3)基于機(jī)組同調(diào)性分析的PMU布點(diǎn)方法，即：通過時域仿真及模態(tài)分析的方法，在機(jī)組同調(diào)性分析基礎(chǔ)上完成對電力系統(tǒng)分層分區(qū)的劃分，并通過PMU對各個分區(qū)進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測，這樣提供了目前階段中，兼顧經(jīng)濟(jì)性和效率的 PMU 布點(diǎn)方法。 3．提出在WAMS發(fā)展各個階段中，使用WAMS數(shù)據(jù)進(jìn)行狀態(tài)估計的一系列方法及算法，其中包括： (1)WAMS狀態(tài)量合理性驗(yàn)

5、證的方法、在量測系統(tǒng)處于時間同步狀態(tài)以及不同步狀態(tài)下的靜態(tài)狀態(tài)估計算法，以及基于頻率預(yù)測的遞歸狀態(tài)估計的算法，這些方法的綜合使用，提高了PMU量測的精度和魯棒性。 (2)基于WAMS和SCADA數(shù)據(jù)進(jìn)行混合狀態(tài)估計的方法，即在PMU分層分區(qū)監(jiān)測的基礎(chǔ)上，在主網(wǎng)架基于WAMS數(shù)據(jù)進(jìn)行狀態(tài)估計，在配電網(wǎng)基于SCADA進(jìn)行狀態(tài)估計，并通過非線性估計的算法，最終形成混合估計的結(jié)果。 (3)基于系統(tǒng)簡化模型的動態(tài)過程狀態(tài)估計方法，

6、即通過對網(wǎng)絡(luò)、發(fā)電機(jī)、負(fù)荷模型簡化，結(jié)合WAMS分層分區(qū)監(jiān)測的數(shù)據(jù)，形成各分區(qū)的狀態(tài)方程，通過求解得到系統(tǒng)在動態(tài)過程中的狀態(tài)解。該狀態(tài)估計方法的有效性在IEEE-39節(jié)點(diǎn)算例中得到驗(yàn)證。 4．全面系統(tǒng)地提出基于WAMS數(shù)據(jù)進(jìn)行電力系統(tǒng)模型辨識的方法，其中包括： (1)基于WAMS進(jìn)行模型辨識的原理、步驟及有關(guān)方法，其中包括：掌握驗(yàn)前知識、辨識算法設(shè)計、數(shù)據(jù)預(yù)處理方法、模型結(jié)構(gòu)辨識方法、模型參數(shù)估計算法以及模型的檢驗(yàn)方法等

7、。 (2)基于WAMS的模型參數(shù)估計算法，包括：最小二乘法和極大似然法，以及基于Hankel矩陣定階的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)辨識算法。針對線路、變壓器、負(fù)荷、發(fā)電機(jī)等電力系統(tǒng)模型，通過中國版BPA電力系統(tǒng)軟件包和matlab數(shù)學(xué)工具的仿真試驗(yàn)，對參數(shù)辨識算法及步驟的有效性進(jìn)行了驗(yàn)證。 5．對基于WAMS的穩(wěn)定預(yù)測原理進(jìn)行了研究，并完成以下工作： (1)提出基于WAMS的多線程、多算法并行的穩(wěn)定性預(yù)測方法，即利用WAMS量測數(shù)據(jù)

8、，快速掌握系統(tǒng)在動態(tài)過程多個時間段的響應(yīng)，通過基于電力系統(tǒng)的簡化模型和詳細(xì)模型的時域仿真法，針對不同的失穩(wěn)過程進(jìn)行滾動的穩(wěn)定計算，在有限時間內(nèi)獲得較高的穩(wěn)定計算精度。 (2)解決了基于WAMS數(shù)據(jù)進(jìn)行時域仿真的若干技術(shù)問題，其中包括：WAMS數(shù)據(jù)預(yù)處理、多機(jī)系統(tǒng)時間同步坐標(biāo)處理、數(shù)學(xué)模型的等值簡化處理，以及動態(tài)過程中穩(wěn)定計算初值的計算等技術(shù)問題。 (3)編制了基于WAMS的暫態(tài)穩(wěn)定預(yù)測程序，該程序接收基于WAMS及SCA