廣域測(cè)量系統(tǒng)可靠性及基于廣域測(cè)量系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性研究.pdf

1、廣域測(cè)量系統(tǒng)WAMS借助GPS等高精度全球同步時(shí)鐘，可以得到電網(wǎng)全局統(tǒng)一時(shí)空坐標(biāo)下的動(dòng)態(tài)信息，有效增強(qiáng)系統(tǒng)的可觀測(cè)性，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控，提高電網(wǎng)的自動(dòng)控制和安全穩(wěn)定水平。但是，如同其它任何系統(tǒng)一樣，WAMS本身也有可能發(fā)生故障失效，而且由于WAMS涉及到了整個(gè)電力系統(tǒng)，因此其失效后果往往更加嚴(yán)重。如果只關(guān)注系統(tǒng)引入WAMS后的有利方面，而忽略它的潛在風(fēng)險(xiǎn)，這樣得到的安全控制措施將是一個(gè)不完全的“單腿”方案。作者廣泛檢索了現(xiàn)

2、有文獻(xiàn)資料，結(jié)果表明：雖然在電力系統(tǒng)可靠性的其它領(lǐng)域中已經(jīng)有了諸多成果，但目前對(duì)WAMS的失效研究幾乎是一個(gè)空白，還沒(méi)有相關(guān)的文章。論文率先提出了評(píng)估WAMS可靠性的分析方法，并建立了與WAMS功能特點(diǎn)相適應(yīng)的可靠性評(píng)估模型。
　　 鑒于WAMS系統(tǒng)是包含多設(shè)備(包括多臺(tái)同步相量測(cè)量裝置PMU)和專用通信網(wǎng)絡(luò)在內(nèi)的軟硬件相結(jié)合的復(fù)雜系統(tǒng)，論文先采用了故障樹(shù)分析方法將WAMS分解為PMUs、相量數(shù)據(jù)集中器PDC、WAMS局部通信網(wǎng)

3、絡(luò)、WAMS主干通信網(wǎng)絡(luò)以及控制中心幾個(gè)部分，并給出了WAMS整體可靠性的計(jì)算公式。然后，論文針對(duì)WAMS各子部分的特點(diǎn)建立了相應(yīng)的可靠性模型，并運(yùn)用多種可靠性評(píng)估方法推導(dǎo)了WAMS各子部分的兩狀態(tài)等效概率模型；同時(shí)還對(duì)各子部分進(jìn)行了靈敏度分析，以識(shí)別各子部分中影響可靠性的關(guān)鍵模塊和參數(shù)。最后，利用各子部分的兩狀態(tài)等效概率模型和整個(gè)WAMS的可靠性計(jì)算公式建立了WAMS整體的等效兩狀態(tài)Markov模型。所提出的模型可以廣泛應(yīng)用于評(píng)估各種

4、基于WAMS的控制措施對(duì)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)的影響，包括本文提出的基于WAMS的電壓穩(wěn)定性控制方案的風(fēng)險(xiǎn)。該模型還可以進(jìn)一步用于評(píng)估引入WAMS后由常規(guī)電力系統(tǒng)和通信、控制、測(cè)量系統(tǒng)組成的廣義系統(tǒng)的整體風(fēng)險(xiǎn)。
　　 作為WAMS實(shí)際功能應(yīng)用的一個(gè)非常合理的延伸，論文接著建立了一套基于WAMS的電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性指標(biāo)。所提出的指標(biāo)可以識(shí)別系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定薄弱環(huán)節(jié)(薄弱線路和節(jié)點(diǎn))，并準(zhǔn)確預(yù)測(cè)薄弱環(huán)節(jié)的傳輸功率極限。這些指標(biāo)不但能夠克服傳統(tǒng)基于系

5、統(tǒng)潮流信息的電壓穩(wěn)定性指標(biāo)(如基于最大功率法和雅可比矩陣奇異法的指標(biāo)等)的缺點(diǎn)，不需要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行潮流計(jì)算，因此計(jì)算速度非常快；而且克服了現(xiàn)有大多數(shù)局部性指標(biāo)的不足，在模型中考慮了系統(tǒng)對(duì)局部網(wǎng)絡(luò)的影響，具有較高的精度；該指標(biāo)基于WAMS動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)，因此能自動(dòng)處理與電壓相關(guān)或與頻率相關(guān)的實(shí)際負(fù)荷特性，捕捉到負(fù)荷的“慢動(dòng)作”變化過(guò)程，及時(shí)啟動(dòng)系統(tǒng)緊急保護(hù)控制以避免系統(tǒng)發(fā)生電壓崩潰；同時(shí)由于所提出的指標(biāo)依賴的WAMS信息量較少，因此對(duì)

6、WAMS本身的可靠性要求相對(duì)較低，更便于實(shí)際實(shí)施。4個(gè)IEEE試驗(yàn)系統(tǒng)的仿真結(jié)果表明，所提出的指標(biāo)可以精確地判斷出系統(tǒng)發(fā)生電壓崩潰的薄弱環(huán)節(jié)，并預(yù)測(cè)出系統(tǒng)電壓崩潰裕度。
　　 利用所提出的新型電壓穩(wěn)定性指標(biāo)，論文進(jìn)一步建立了考慮電壓穩(wěn)定性約束條件的最優(yōu)切負(fù)荷模型。該模型通過(guò)切除部分負(fù)荷、減少系統(tǒng)中電壓穩(wěn)定性薄弱環(huán)節(jié)上的傳輸功率，可以有效地降低系統(tǒng)發(fā)生電壓失穩(wěn)的風(fēng)險(xiǎn)。論文采用了預(yù)測(cè)校正原對(duì)偶內(nèi)點(diǎn)法求解該模型，并通過(guò)Q-V模態(tài)分析研