配电网电能质量监测点优化选址的-研究

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1、中国石油大学(华东)硕士学位论文第1章绪论1．1引言随着经济战略步伐的逐步加快以及对电力需求量的快速增长，我国电力系统的规模随之扩展壮大，使得区域联网、跨区供电的力度不断加大【卜21。原油、煤炭、钢铁等矿产物资开发程度的逐步加深，使得我国电网的规模日益扩大，所带负载类型以及相应的负荷与日俱增。电力系统拓扑结构和用户负荷结构趋于多元化的运行形势，由此造成了越来越多的电能质量问题，同时，电力市场化运作促使电网提供更高标准的供电质量，这就要求电力系统可靠、稳定、优质地运行【3训。油田、工业等产业领域大量引进并投入如变频器、

2、工业用电弧、化工厂用硅整流、各类节能柜等非线性装置，以提高生产作业效率，稳定其生产量和市场效益。然而大量的非线性设备接入电网，使得系统的电流和电压偏离理想状态而发生畸变。同时，电网中的变压器和电机容量逐渐增大，致使系统中的谐波污染问题日益明显，已成为当前电网中普遍存在的问题【51。谐波会对电网、系统设备以及用户设备产生严重危害，例如谐波会导致系统发生谐振，出现过电压和过电流现象，严重威胁着电力线路、设备等的绝缘水平及其使用寿命；谐波会造成系统的网损加大，效率降低；谐波还会对电力系统继电保护、自动装置等产生干扰，致使其

3、发生误动作等等。自上个世纪六十年代以来，包括美国、加拿大、东南亚、欧洲等在内的全世界范围内，已发生多起大规模停电事故【6．8】，我国于2006年也曾出现华中电网由于二次设备故障造成的大范围事故，给国家和社会日常的生产生活带来了巨大的经济损失和不便，谐波等电能质量问题对电网安全运行构成一定程度上的潜在危害，已经引起人们的广泛关注，同时，促进了电力系统自动化调度等方面的蓬勃发展【9。1们。世界各国电力工作者对此高度重视，深刻意识到保证电力系统供电质量的重要性和紧迫性，激发了他们对电网防御安全等相关问题的研究。而目前我国虽

4、然部分变电站已经安装有SCADA／EMS为代表的数据采集与调度监测系统，并实现了微机综合自动化保护，但对于电网运行调度来说，仍缺乏行之有效的运行监测管理手段【ll】，因此，有关电力系统监测技术及监测系统的研究成为电力行业近年来重要的发展方向【12】。鉴于此，为更进一步加强对电网的动态监测和分析能力，有必要构建现代化的电力系统动态监测系统，以便能快速、准确而全面地掌握电网运行状态，并进行系统运行趋势的分析预测，为安全调度、稳定控制等第1章绪论提供有力的数据支撑【13】。近年来，全球定位系统(GPs)的民用化为电力系统的

5、运行、控制和系统分析等领域提供了新的研究途径，其具备精准的时间传递功能和极低的计时偏差等优势，因而得到了电力系统相关研究人员的青睐。为了完善电力系统的电能质量监测管理体系，人们将GPS技术引入到相量测量技术、电力系统监测等领域中来，研究并开发了基于GPS的同步相量量测(PMU)技术【14】，并提出了一种由PMU组成的广域电网量测系统【15舶】。计算机技术、通信网络和数字信号处理等领域的急速发展，为PMU技术以及相应的同步相量量测系统的应用和普及奠定了基础，同步相量测量单元能够借助GPS手段实现对电网多个不同节点运行参

6、数的同步测量【17】，不但弥补了长期沿用的故障暂态录波系统以及EMS稳态系统的不足，也为电力系统在线监测、动态安全和控制提供数据来源【18】。有利于提高电力系统的动态安全监控水平，保证电网的供电安全性。由于我国互联电网铺设地域广及构架复杂等现状，要建立基于PMU的电网动态量测系统，有必要研究关于PMU的量测优化配置问题，以实现广域范围内的量测点优化，对量测系统的构建，有着重要的理论价值和指导作用。1．2问题的提出及研究意义对于电力系统分析与控制来说，快速准确地对电力系统故障进行判断，同时分析评估其发展动态，并据此采取

7、有效的控制策略来维护电网正常运行，显得尤为重要。而基于同步相量量测技术，探讨量测点优化配置以及以PMU为基础的电网量测系统等有关方面，成为电力系统中具有活力与前景的研究方向‘19之o】。目前使用的主要监测手段着眼于系统的电磁暂态和静态过程，且大多停留在相对集中监测的阶段，所提取的数据信息带有局部性；针对不同节点的测量，缺乏统一的基准时间标记，难以用于对全网动态行为的监控与分析，显然不利于电网的长期运行监测和日常维护管理等工作【211。针对以上缺陷，经过大量的理论探索发现，借助PMU的同步测量特性，通过量测装置安装数量

8、及其位置的优化可完成电力系统的实时同步监测功能，有助于更好地全面把握和掌控电网的运行状态。如果在系统中所有的节点都安装PMU量测装置，则各母线的相量状态均可通过直接测量得到，这种情况下，不需要任何多余的算法求解，便可达到整个网络的完全测量能力。但受到经济和技术等诸多因素的限制，目前乃至相当长一段时间内，不可能也不必为系统的所有节点都装设量测装置