基于响应之电力体系暂态稳固管控技术研究

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1、基于响应之电力体系暂态稳固管控技术研究第一章绪论1.1论文研究的目的和意义电能作为现代社会中最重要、最方便的能源，已经广泛应用于工业、农业、商业等社会体系的各个领域，因此电力系统成为了现代经济发展和社会进步的重要基础和保障[2]。近年来，世界范围内电力系统多次发生大面积停电事故，例如，美加8.14大停电事故，印度7.30、7.31大停电事故等，使得人们更加充分认识到保证电力系统安全稳定运行的重要性。表1-1中列举了近20年来国际发生的部分典型大停电事故及其对社会、经济和人民的正常生活造成的巨大损失和重大影响。根据我国能源的分布特点，考虑地区电力负荷分布

2、及电源布局，未来将形成大规模的西电东送、北电南送的电力流格局。根据国家电网公司电网发展规划，十二五期间，国家电同将形成以三纵三横特高压交流和十四回特高压直流为骨干网架的三华交直流混联电网。届时将出现区域电网之间和直流输电与交流电网之间的相互影响明显增强，系统的运行方式复杂多变等现象，由此将引发一些新的稳定特性和问题。大规模、远距离输电格局在解决大型清洁能源消纳、水火互济问题以及实现全国范围内资源优化配置的同时，给电网的安全稳定运行也带来了一系列挑战，安全稳定控制问题的复杂程度大大增加，对我国电力系统安全稳定运行、监测以及控制技术提出了更高的要求。.1.

3、2传统电力系统稳定控制策略研究保证电力系统的安全稳定运行，防止发生大面积停电事故，是当前人们极为重视的问题。本节将重点阐述电力系统稳定的定义和分类，功角稳定和电压稳定的传统分析方法和电力系统紧急控制三方面内容。随着人们对电力系统稳定问题认识的加深，电力系统稳定的定义和分类也被不断的充实更新。电力系统从本质上讲是一个高度非线性的动力系统，在不同扰动下会表现出多种复杂的动态特性和失稳模式。我国行业标准《电力系统安全稳定导则》和电力行业标准《电力系统安全稳定计算技术规范》(DL/T1234-2013，以及《国家电网公司电力系统安全稳定计算规定》[37]给出了

4、完整的电力系统稳定定义与分类体系，但IEEE/CIGRE[38]也给出了一套定义与分类标准，两者并不完全相同。文献[39]详细介绍并比较国内外不同定义和分类的依据，文献[40]结合我国电力系统生产实践的习惯用语，同时基于物理本质和数学描述，给出了电力系统稳定的定义与分类。本文引用文献[40]的研究成果介绍电力系统稳定的定义与分类。电力系统稳定(postability)是指电力系统受到扰动后保持稳定运行的能力。根据电力系统失稳的物理特性、扰动的大小以及研究稳定问题必须考虑的设备、过程和时间框架，电力系统稳定可分为功角稳定、电压稳定和频率稳定三大类以及若干

5、子类。第二章基于转速差-功角差的电力系统功角稳定判别方法2.1引言随着区域互联电网的形成，大规模间歇式能源的接入使得电网的运行方式日趋复杂，更容易引发电力系统暂态稳定问题。缺乏有效的电网在线稳定分析方法和相应的控制策略是错失最佳控制时机，引发大停电事故的重要原因之一。如何快速准确的识别电网暂态稳定趋势是实现电网暂态稳定实时紧急控制的关键。近年来，迅速发展的广域测量系统为基于响应的电网实时暂态稳定分析与控制研究提供了新的技术条件。传统的暂态稳定控制策略基于预想事故集，通过对电力系统模型离线仿真分析获得稳定特性。基于系统详尽模型和参数的仿真手段，其结果的准

6、确性取决于各模型和参数的准确程度。然而多次的电网事故后仿真表明，实际系统的模型与参数难以准确表征,例如庞大的负荷模型。广域测量信息反映的是系统真实响应，因此研究基于响应的暂态稳定判别方法可以为传统的分析方法提供有益的补充，并为实时紧急控制提供启动判据。现阶段的研究主要集中在发电机受扰轨迹预测、基于电网稳定特性的快速判据和人工智能方法应用等3个方面。2.2单机无穷大系统暂态稳定分析在大扰动下，电力系统一般是首先在两个机群间失去功角稳定，那么系统能否维持同步运行，就在于其能否吸纳积累的不平衡能量。发电机存在减速面积，其能否维持暂态稳定取决于减速面积的大小。

7、发电机转子开始减速，不断接近同步速，相平面上运动轨迹呈现下降趋势，dAoj/dS小于零。如果系统首摆稳定，相轨迹将穿过横轴，当转速差到达零时，功角5不再增加，达到最大值，此时dAfiVdS趋于负无穷；如果系统首摆失稳，则发电机转速回复不到同步速，相平面上运动轨迹不能到达横轴，系统没有减速面积时达到最低点，即转速差达到最小值，此时dAflVdS等于零，之后开始向上运动，如图2-3所示。本章基于哈密顿单机无穷大系统，研究了电力系统在相平面运动轨迹变化特性，发现了机械动能与电势能相互转化过程中发电机运动轨迹与暂态功角稳定间的规律，为基于S的电网暂态稳定判别提

8、供了新的思路。针对多机系统，提出了一种利用曲线拟合方式判断转速差一功角差变化趋势，由此来实时判