基于量测轨迹之电力系统静态稳定极限研究

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1、基于量测轨迹之电力系统静态稳定极限研究第1章绪论1.1选题背景及研究意义现代电力系统的快速发展及自动化技术的全面提高，加之电网互联规模逐渐增大，使得电力系统在线监视和稳定性分析面临巨大挑战[1-2]。广域测量系统(S)及同步相量测量装置(PMU)的出现为电力系统动态监视提供了有效的技术保障。广域测量系统最大的特点就是能够实现电网中各监测点的信息同步测量，这对在线分析系统的稳定性非常有利。近年来，国家电网公司提出建设具有中国特色的统一坚强智能电网。智能电网中非常重要的一个功能就是提高电网的可视化及预警能力。智能调度是智能电网建设的核心内容，要

2、具有以调度员思维模式为框架，以可视化界面为功能模块，以互动计算为系统核心的功能。2010年4月22日，智能电网调度技术支持系统华中试点工程投入试运行，标志着我国电网调度自动化技术上升了一个新的台阶[3-4]。最近发生的大停电事故为电力工敲响了警钟，更多的学者投身到电力系统稳定控制研究中去，或对现有算法进行改进，或提出新的计算方法。现代通讯手段的不断进步在一定程度上为电力系统的在线测量提供了有效保障，但现代电网不断发展壮大使得原有的数据结构及算法面临着巨大的挑战，加之系统节点数目的不断增加，严重影响着算法的计算速度。如果能有一种算法将复杂电网

3、等值成易于分析的简单系统，仅对感兴趣的部分进行研究，那么分析的难度将大大降低。戴维南等值方法能够将复杂电网等值成一个个简单的两节点系统，进而分析系统的稳定性，引起了学者的广泛关注，其对复杂电力系统稳定水平在线监视和动态分析将是一个变革，有望对复杂系统的可靠性和稳定性分析带来新的发展契机[5-6]。..1.2国内外研究现状现代电网互联规模的逐渐扩大、供电负荷的不断增长及各种新能源发电的接入，导致电网运行工况复杂多变，使得大型互联电网的实时稳定监控及智能化建设变得愈发困难。如果只对系统的某一部分感兴趣时，可以将非重点区域或不可观测部分的网络用等

4、效模型代替。戴维南等值方法能够有效地简化电网，使得计算分析变得简单、直观，成为近年来研究的热点。文献[7]依据暂态稳定计算程序中每一步生成的网络代数方程，利用补偿法来求解任意一个母线处的系统戴维南等值参数。文献[8]从节点导纳矩阵的角度，分析了系统发电机节点和负荷节点对戴维南等值参数的影响，并能够给出戴维南等值参数的上、下限制。基于网络代数方程的戴维南等值参数求解的前提是已知整个电网的状态参数和网络结构，而且必须在调度中心进行快速状态估计后才能应用，计算较为复杂，在线应用困难；但其计算精度较高，适于和其它方法配合使用。文献[9]将电气距离定

5、义为：发电机到某一节点的电气距离为该发电机到该节点最短路径上各段支路压降的模的总和。如果能找出一条关键性的最短路径，利用路径上发电机的电压相量就可以计算戴维南等值内电势。这种方法只涉及到节点电压相量参数，而节点电压相量可以通过广域测量系统获得。因此，该种方法计算量小，工程实用性较强；但鉴于此方法基于一个重要的假设条件，当网络结构变得复杂时，假设条件可能不满足，存在较大的局限性。第2章基于量测信息的戴维南等值方法2.1引言现代通讯手段的不断进步在一定程度上为电力系统在线测量提供了有效保障，但现代电网不断发展壮大使得原有的数据结构及算法面临着巨

6、大的挑战，加之系统节点数目的不断增加，严重影响着算法的计算速度。如果能够将复杂电网简化等值，仅对感兴趣的部分进行研究，那么分析的难度将大大降低。戴维南等值方法能够将复杂电网等值成一个个简单的两节点系统，进而分析系统的稳定性，引起了学者的广泛关注，其对复杂系统稳定水平在线监视和动态分析将是一个变革，有望对复杂电网稳定分析带来新的研究思路。应用戴维南等值方法将复杂电网进行等值，如果能够精确地将等值参数辨识出来，就可以利用等值参数对系统稳定性进行分析。实际电网正常运行过程中不可避免的存在各种扰动，比如：发电机投入和退出运行、网架结构的变化、负荷的

7、波动、变压器变比的调整、控制设备的动作等等，因此，如果计及参数随运行工况的变动，就需要对电网等值参数进行跟踪估计。2.2参数跟踪问题实际电力系统中，不可避免的存在各种扰动，如发电机出力的变化、负荷的变化、网络结构的变化等，因此，戴维南等值参数是随系统运行工况不断变化的。若要考虑运行工况变化对戴维南等值参数的影响，就需要对等值参数跟踪估计。戴维南等值参数求解过程中出现参数漂移问题和参数跟踪问题的根本原因是在等值参数计算过程中，不同运行点的远近选取问题。如果数据窗中相邻两次运行点的数据相似度很高，容易造成数值计算不稳定；如果数据窗中相邻两次运行

8、点选取的过远，实际戴维南等值参数已发生改变，即戴维南等值计算的假设条件不满足，故合理选取运行点，确定采样数据窗成为影响等值参数计算精度的关键问题。依据电路理论，戴维南定理只能应用