大電網(wǎng)多形態(tài)穩(wěn)定性預(yù)防控制和緊急調(diào)控的在線輔助決策方法研究.pdf

1、大區(qū)電網(wǎng)的互聯(lián)、直流輸電工程的大量建設(shè)以及新能源發(fā)電在電網(wǎng)中的規(guī)模不斷擴(kuò)大，電網(wǎng)運(yùn)行復(fù)雜程度增加，運(yùn)行方式變化較大，通常的離線分析與控制策略已經(jīng)難以滿足需要，在線安全穩(wěn)定分析與控制系統(tǒng)成為電網(wǎng)調(diào)度中心必備的工具。
　　潛在故障的預(yù)防控制輔助決策是在線安全穩(wěn)定分析與控制系統(tǒng)非常重要的功能，但鑒于復(fù)雜大電網(wǎng)高維、強(qiáng)時(shí)變、強(qiáng)非線性的本質(zhì)，目前的決策算法魯棒性和計(jì)算速度尚難以滿足在線計(jì)算的要求。不宜以能否獲得全局最優(yōu)解作為考核計(jì)算方法有效

2、性的準(zhǔn)則，基于物理現(xiàn)象和控制機(jī)理，可以從搜索過程中每一次的仿真軌跡或模態(tài)分析中提取量化信息，計(jì)算控制性能指標(biāo)，用于指導(dǎo)尋優(yōu)計(jì)算過程中下一步的搜索方向以及各種計(jì)算任務(wù)在并行計(jì)算平臺(tái)上的分配，從而盡快得到可行和盡量?jī)?yōu)化的調(diào)整方案，滿足實(shí)際大電網(wǎng)對(duì)預(yù)防控制在線計(jì)算的要求。
　　針對(duì)緊急狀態(tài)顯現(xiàn)后安全穩(wěn)定緊急調(diào)控，基于廣域測(cè)量系統(tǒng)(WAMS)的電網(wǎng)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)信息，可以提取反映電網(wǎng)緊急狀態(tài)的特征量，給出定性的調(diào)控建議，但無(wú)法確定定量的緊急控制

3、措施。要想拋開大量不切實(shí)際的假設(shè)來獲得人工緊急調(diào)控的定量決策，必須通過基于系統(tǒng)模型的仿真計(jì)算獲得，采用實(shí)測(cè)軌跡數(shù)據(jù)與在線預(yù)決策計(jì)算結(jié)合的理論及思路，可以為人工緊急調(diào)控提供輔助決策支持。
　　本文針對(duì)暫態(tài)穩(wěn)定預(yù)防控制、動(dòng)態(tài)穩(wěn)定預(yù)防控制以及多種安全穩(wěn)定問題的綜合輔助決策問題，在分析目前各類預(yù)防控制計(jì)算方法基礎(chǔ)上提出滿足復(fù)雜大電網(wǎng)在線分析控制適應(yīng)性要求的計(jì)算方法。基于廣域測(cè)量系統(tǒng)(WAMS)的電網(wǎng)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)信息和實(shí)測(cè)軌跡數(shù)據(jù)與數(shù)字仿真結(jié)合

4、的思路，針對(duì)低頻振蕩和電壓穩(wěn)定的在線緊急控制問題，提出人工緊急調(diào)控決策支持的計(jì)算方法。
　　(1)基于擴(kuò)展等面積準(zhǔn)則(EEAC)提供的安全穩(wěn)定模式信息及其計(jì)算的機(jī)組參與因子，提出了暫態(tài)穩(wěn)定預(yù)防控制的在線計(jì)算方法。按多個(gè)預(yù)想故障下系統(tǒng)穩(wěn)定裕度加權(quán)并計(jì)及控制代價(jià)得到控制性能指標(biāo)，排序后首尾配對(duì)依次參與控制，逐步調(diào)整直至所有故障下暫態(tài)功角穩(wěn)定裕度均滿足要求。在采用分布式并行計(jì)算技術(shù)的集群計(jì)算系統(tǒng)中，改進(jìn)了基于擴(kuò)展等面積準(zhǔn)則的啟發(fā)式算法，

5、采用枚舉并行的方式，將參與因子首尾配對(duì)后得到的可能調(diào)整方案同時(shí)下發(fā)至計(jì)算節(jié)點(diǎn)并行計(jì)算，最終在計(jì)算結(jié)果中選擇滿足要求的方案作為輔助決策措施，極大地提高了計(jì)算速度。
　　(2)為了防止電力系統(tǒng)低頻振蕩發(fā)生，提出了小干擾動(dòng)態(tài)穩(wěn)定輔助決策和預(yù)想故障后的大干擾動(dòng)態(tài)穩(wěn)定輔助決策在線計(jì)算方法。根據(jù)狀態(tài)估計(jì)結(jié)果和元件模型參數(shù)在線計(jì)算，將弱阻尼模式的阻尼提高至指定安全值;采取緊急降低關(guān)鍵發(fā)電機(jī)出力方式，并給出了協(xié)調(diào)控制多個(gè)弱阻尼模式的機(jī)組出力調(diào)整措

6、施;基于并行計(jì)算策略可以同時(shí)滿足控制措施的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性要求。
　　(3)大多數(shù)基于同步相量數(shù)據(jù)的靜態(tài)電壓失穩(wěn)預(yù)測(cè)方法僅根據(jù)本地節(jié)點(diǎn)或支路的PMU量測(cè)值，通過對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行戴維南等值來計(jì)算判斷電壓失穩(wěn)的指標(biāo)，沒有充分利用系統(tǒng)中大量的PMU信息，能否準(zhǔn)確預(yù)警實(shí)際電網(wǎng)的電壓失穩(wěn)值得商榷。根據(jù)SCADA系統(tǒng)采集的電網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，可以進(jìn)行PV曲線計(jì)算和QV模態(tài)分析，計(jì)算電壓穩(wěn)定裕度和靜態(tài)電壓穩(wěn)定輔助決策。為了提高預(yù)警的實(shí)時(shí)性，基于PV曲線和

7、QV模態(tài)分析計(jì)算得到的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)臨界電壓和參與因子，求取以參與因子為權(quán)重的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)PMU電壓量測(cè)值與臨界電壓的距離，得到實(shí)時(shí)的電壓穩(wěn)定裕度。當(dāng)電壓穩(wěn)定裕度不滿足要求時(shí)，根據(jù)預(yù)決策計(jì)算得到的將電壓穩(wěn)定裕度提高到不同檔位值的控制措施，將裕度當(dāng)前值和目標(biāo)值之差與按檔位劃分的裕度值相匹配，給出提高電壓穩(wěn)定裕度的控制措施。
　　(4)目前實(shí)際采用的PSS一般只考慮機(jī)端信號(hào)，對(duì)區(qū)域振蕩模式的抑制作用有限。根據(jù)PMU實(shí)測(cè)的發(fā)電機(jī)功角、有功功率、廠

8、站（母線）電壓相角、線路有功功率和變壓器有功功率等信息，在線監(jiān)測(cè)電網(wǎng)低頻振蕩事件，識(shí)別振蕩模式和強(qiáng)相關(guān)機(jī)組。將低頻振蕩在線分析和小干擾穩(wěn)定性輔助決策相結(jié)合，提出了低頻振蕩實(shí)時(shí)控制的方法。高壓直流輸電由于具有快速響應(yīng)的特性和強(qiáng)大的過載能力，可以被用于提高交直流混聯(lián)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性，分別從直流線路選擇、功率支援時(shí)機(jī)、支援量三方面研究了采用直流功率支援抑制低頻振蕩的關(guān)鍵技術(shù)。在機(jī)端電壓調(diào)整對(duì)低頻振蕩阻尼影響的理論分析基礎(chǔ)上，提出采用廣域信息的

9、發(fā)電機(jī)電壓控制抑制低頻振蕩方法。
　　(5)目前互聯(lián)大電網(wǎng)各類安全穩(wěn)定問題相互交織，多種安全穩(wěn)定隱患可能同時(shí)出現(xiàn)，需要在輔助決策計(jì)算中考慮多種安全穩(wěn)定問題之間的協(xié)調(diào)優(yōu)化。本文提出在線安全穩(wěn)定綜合輔助決策的計(jì)算方法，將各種安全穩(wěn)定問題按重要和復(fù)雜程度進(jìn)行排序，獲得各問題的計(jì)算隊(duì)列，確保優(yōu)先給出對(duì)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行影響程度高的安全穩(wěn)定問題對(duì)應(yīng)的輔助決策;采用安全穩(wěn)定性指標(biāo)對(duì)候選控制措施的靈敏度或參與因子信息作為安全穩(wěn)定約束，避免各類輔助