暫態(tài)穩(wěn)定不確定性分析.pdf

1、電力系統(tǒng)可靠性包括充裕度和安全性。充裕度研究比較充分且方法成熟，而安全性分析目前仍處于研究的探索階段。作為安全性評估的重要內(nèi)容，暫態(tài)穩(wěn)定性分析涉及大量不確定性因素，而數(shù)字仿真卻必須針對具體場景，因此需要一個兩層的計算框架。其下層用確定性方法計算各指定算例的定性或定量結(jié)果?？蚣艿纳蠈觿t負(fù)責(zé)為下層形成有代表意義的確定性計算場景(包括運行方式和故障)，并用概率或風(fēng)險的概念來聚合下層的大量結(jié)果，形成概率或風(fēng)險指標(biāo)。其中，確定性分析的難點是其量化

2、；不確定性(概率和風(fēng)險)分析的精度與計算量之間的矛盾是概率分析的瓶頸，而識別失穩(wěn)造成的停電范圍則是風(fēng)險分析的又一個障礙。一般的確定性分析方法采用時域仿真求取受擾軌跡，然后憑經(jīng)驗定性地判斷穩(wěn)定性。由于無法評估穩(wěn)定程度，不能提供靈敏度信息，故求取參數(shù)極限時只能用試探法。作為暫態(tài)穩(wěn)定性量化理論，擴展等面積準(zhǔn)則(EEAC)適用于任何復(fù)雜模型和場景，不但可以準(zhǔn)確計算各種穩(wěn)定性的裕度、參數(shù)的靈敏度、參數(shù)極限值和穩(wěn)定域，而且揭示了暫態(tài)穩(wěn)定的內(nèi)在機理。

3、因此EEAC為暫態(tài)穩(wěn)定的不確定分析提供了有力工具。 本文利用EEAC對暫態(tài)穩(wěn)定不確定性分析進行研究。從隨機變量、概率模型、概率算法以及特定場景下的暫態(tài)穩(wěn)定評估等方面，回顧國內(nèi)外對暫態(tài)穩(wěn)定概率分析和風(fēng)險分析的研究和現(xiàn)狀，歸納各種分析方法的原理及優(yōu)缺點，討論減少計算量的技術(shù)。探討暫態(tài)穩(wěn)定性概率分析及風(fēng)險分析的發(fā)展方向。指出在計算失穩(wěn)概率時盡量采用靈敏度分析技術(shù)來代替抽樣仿真，將大大減少計算量。提出用最小穩(wěn)定控制的代價來反映經(jīng)濟損失，

4、即用主動停電造成的損失代替系統(tǒng)失穩(wěn)后不受控停電的損失，使風(fēng)險值可以實際計算。通過仿真穩(wěn)定裕度隨故障位置的變化，發(fā)現(xiàn)穩(wěn)定裕度除了隨線路上的故障位置單調(diào)增加、單調(diào)減小、凸?fàn)钭兓?，還可能呈現(xiàn)凹狀分布的形態(tài)。通過EEAC理論揭示其機理，以解析方式得到穩(wěn)定裕度隨故障位置凹狀變化的條件，并在多機系統(tǒng)的仿真中驗證了穩(wěn)定裕度隨故障位置的異常變化形式。該現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)和剖析不但有利于深入理解電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的物理本質(zhì)，也對工程分析提出了新的注意點。基于E

5、EAC量化理論和靈敏度分析技術(shù)，研究由負(fù)荷水平、故障位置和故障切除時間這三種連續(xù)型隨機變量構(gòu)成的3維參數(shù)穩(wěn)定域。在仿真和分析不同的2維參數(shù)穩(wěn)定域的基礎(chǔ)上，指出該3維參數(shù)空間中，穩(wěn)定域邊界近似為柱面。該柱面方程可以通過至多5次極限負(fù)荷計算，快速擬合得到。以隨機變量可信區(qū)間內(nèi)最嚴(yán)重的取值為基本工況，利用穩(wěn)定裕度及其靈敏度分析技術(shù)快速估計連續(xù)參數(shù)空間中的穩(wěn)定域邊界。根據(jù)概率分布密度函數(shù)，計算不確定工況處于該穩(wěn)定域內(nèi)(或其外)的聯(lián)合概率，得到系

6、統(tǒng)穩(wěn)定(或失穩(wěn))的概率。同時，采用條件概率方法處理電網(wǎng)拓?fù)洹⒐收显凸收项愋偷入x散型隨機變量。將條件概率方法與穩(wěn)定域方法相結(jié)合，計算電力系統(tǒng)的失穩(wěn)概率。故障前的限負(fù)荷是避免系統(tǒng)失穩(wěn)的預(yù)防控制措施之一，可以用實際負(fù)荷水平與極限負(fù)荷的差值來反映失穩(wěn)故障的損失。再結(jié)合故障發(fā)生概率，評估電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的風(fēng)險。通過穩(wěn)定域邊界的快速估計來判斷連續(xù)參數(shù)空間中樣本子集的暫態(tài)穩(wěn)定性，并用簡單的減法運算代替失穩(wěn)后果的動態(tài)評估，不但顯著地減少了計算量，而

7、且可以避免連續(xù)變量的離散化。研究故障位置和故障切除時間對發(fā)電機最小有功調(diào)整量(GMAV)的影響，利用曲線擬合及靈敏度分析技術(shù)快速估計GMAV隨故障位置和故障切除時間的變化曲面。依據(jù)控制風(fēng)險思想，以GMAV的控制代價乘以故障的概率作為該故障的暫態(tài)失穩(wěn)風(fēng)險。通過積分計及故障位置和故障切除時間的隨機性，并采用條件概率法處理負(fù)荷水平、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、故障類型和故障元件等隨機因素。 仿真驗證了以上算法的快速性和實用性。所得研究成果不僅具有理論上