大型互聯(lián)電網(wǎng)在線預(yù)決策系統(tǒng)中的若干問題的研究.pdf

1、長期以來，電網(wǎng)的安全穩(wěn)定評估采取離線分析的方式，即根據(jù)預(yù)想的工況進(jìn)行電網(wǎng)動態(tài)安全評估，包括暫態(tài)功角穩(wěn)定性、暫態(tài)電壓安全性，以及暫態(tài)頻率安全性，系統(tǒng)極限和穩(wěn)定控制措施存放在離線計算表中。在線運(yùn)行時，調(diào)度員根據(jù)電網(wǎng)當(dāng)前的運(yùn)行工況，在離線計算表中選擇與離線研究工況匹配的計算極限作為當(dāng)前系統(tǒng)的運(yùn)行極限。 然而，電力系統(tǒng)運(yùn)行方式的多樣性決定了實(shí)際運(yùn)行工況難以與離線分析的方式匹配。電力市場環(huán)境下，電網(wǎng)運(yùn)行方式更是變化多端。由于組合爆炸的原因

2、，離線分析不可能考慮比N-2更復(fù)雜的擾動場景，而在世界范圍內(nèi)由偶然故障導(dǎo)致多重開斷繼而演化為損失慘重的大面積停電事故，并不罕見。因此，在線動態(tài)安全評估對于電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行是十分必要的。 理想情況下，在線動態(tài)安全評估系統(tǒng)能夠針對電網(wǎng)當(dāng)前運(yùn)行的實(shí)時工況，快速評估電網(wǎng)在實(shí)時故障下的安全穩(wěn)定性。當(dāng)系統(tǒng)不安全時，及時搜索穩(wěn)定控制策略，保證調(diào)度員有足夠的時間進(jìn)行控制決策。近年來，雖然計算機(jī)以及復(fù)雜大系統(tǒng)建模和仿真技術(shù)取得了長足的進(jìn)步，但求取

3、系統(tǒng)的安全穩(wěn)定域、基于靈敏度技術(shù)的控制決策、外網(wǎng)合理等值，以及實(shí)時穩(wěn)定計算等問題仍極富挑戰(zhàn)性。 本文根據(jù)“在線預(yù)決策，實(shí)時匹配”的穩(wěn)定控制框架，闡述了電網(wǎng)互聯(lián)后在線暫態(tài)安全分析與控制的重要性，強(qiáng)調(diào)指出互聯(lián)電網(wǎng)的在線暫態(tài)安全分析與控制不僅要考慮功角穩(wěn)定性，而且要計及電壓和頻率的安全穩(wěn)定性，預(yù)防控制和緊急控制也應(yīng)該在協(xié)調(diào)的框架下研究。探討了互聯(lián)電網(wǎng)暫態(tài)安全預(yù)防控制和緊急控制在線預(yù)決策系統(tǒng)中如何處理多個EMS和多個安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)發(fā)來

4、的電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，論述了在線預(yù)決策系統(tǒng)與調(diào)度中心其它系統(tǒng)的聯(lián)系。利用工作站機(jī)群實(shí)現(xiàn)了互聯(lián)電網(wǎng)安全穩(wěn)定預(yù)防控制和緊急控制一體化在線預(yù)決策系統(tǒng)的分布式計算框架。 同調(diào)性是電力系統(tǒng)動態(tài)等值的理論依據(jù)。只有當(dāng)每個被等值的子系統(tǒng)的內(nèi)部嚴(yán)格地同調(diào)時，原系統(tǒng)的動態(tài)特征才能被保全在等值系統(tǒng)中。本文從同調(diào)群的定義和要點(diǎn)、同調(diào)群的識別、等值模型及參數(shù)的確定等方面評述動態(tài)等值的研究和應(yīng)用現(xiàn)狀。指出動態(tài)等值的原則應(yīng)符合物理本質(zhì)：機(jī)組的同調(diào)性不但受系統(tǒng)

5、拓?fù)浼八袇?shù)的影響，并且密切依賴于擾動場景。強(qiáng)調(diào)只有直接從完整的受擾軌跡中挖掘深層信息，才能可靠識別非自治非線性系統(tǒng)中的同調(diào)群。指出軌跡的主導(dǎo)模式反映了系統(tǒng)動態(tài)行為的內(nèi)在機(jī)理，在同調(diào)等值問題上有很好的應(yīng)用前景。 本文從電力系統(tǒng)的同調(diào)性出發(fā)，研究優(yōu)化相量測量單元(PMU)的布點(diǎn)，以最少數(shù)量的PMU反映系統(tǒng)在各種擾動下的主要動態(tài)行為。該方法利用擴(kuò)展等面積準(zhǔn)則(EEAC)穩(wěn)定性理論中的主導(dǎo)模式概念，識別所有可能出現(xiàn)的暫態(tài)功角失穩(wěn)模式

6、，并據(jù)此將所有的發(fā)電機(jī)結(jié)點(diǎn)劃分為不同的同調(diào)群。在每個群中選擇一臺發(fā)電機(jī)安裝PMU，以捕捉關(guān)鍵的功角動態(tài)信息。同時，利用暫態(tài)電壓穩(wěn)定和暫態(tài)電壓跌落可接受性的概念，識別所有可能出現(xiàn)暫態(tài)電壓問題的相鄰母線的子集。在每個子集中選擇一條母線安裝PMU，以捕捉關(guān)鍵的電壓動態(tài)信息。根據(jù)該最小PMU集提供的動態(tài)信息，不但可以正確地定性判斷系統(tǒng)的同步穩(wěn)定性和電壓穩(wěn)定性，并可通過數(shù)據(jù)挖掘方法評估其穩(wěn)定裕度。結(jié)合華東電網(wǎng)驗(yàn)證了該方法的有效性。 安全與

7、經(jīng)濟(jì)的和諧統(tǒng)一是電網(wǎng)公司面臨的永恒主題。國家電網(wǎng)公司已經(jīng)充分認(rèn)識到：電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行技術(shù)的應(yīng)用成為未來電網(wǎng)發(fā)展的趨勢，穩(wěn)定分析與穩(wěn)定控制技術(shù)的進(jìn)步是電網(wǎng)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵，在線暫態(tài)安全分析與控制是互聯(lián)電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行、掌握互聯(lián)電網(wǎng)穩(wěn)定特性、預(yù)防和阻止相繼故障導(dǎo)致大停電事故發(fā)生的必由之路。國家電網(wǎng)調(diào)度中心、南方電網(wǎng)調(diào)度中心及許多網(wǎng)、省調(diào)度中心都在著手規(guī)劃建設(shè)可以計及在線暫態(tài)電壓安全和暫態(tài)頻率安全分析、以及具有預(yù)防控制、緊急控制功能的在線暫態(tài)(動