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

1、廣域測量系統(tǒng)WAMS借助GPS等高精度全球同步時鐘，可以得到電網(wǎng)全局統(tǒng)一時空坐標下的動態(tài)信息，有效增強系統(tǒng)的可觀測性，進而實現(xiàn)系統(tǒng)動態(tài)過程的實時監(jiān)控，提高電網(wǎng)的自動控制和安全穩(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涉及到了整個電力系統(tǒng)，因此其失效后果往往更加嚴重。如果只關注系統(tǒng)引入WAMS后的有利方面，而忽略它的潛在風險，這樣得到的安全控制措施將是一個不完全的“單腿”方案。作者廣泛檢索了現(xiàn)

2、有文獻資料，結果表明：雖然在電力系統(tǒng)可靠性的其它領域中已經有了諸多成果，但目前對WAMS的失效研究幾乎是一個空白，還沒有相關的文章。論文率先提出了評估WAMS可靠性的分析方法，并建立了與WAMS功能特點相適應的可靠性評估模型。
　　 鑒于WAMS系統(tǒng)是包含多設備(包括多臺同步相量測量裝置PMU)和專用通信網(wǎng)絡在內的軟硬件相結合的復雜系統(tǒng)，論文先采用了故障樹分析方法將WAMS分解為PMUs、相量數(shù)據(jù)集中器PDC、WAMS局部通信網(wǎng)

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

4、基于WAMS的控制措施對系統(tǒng)風險的影響，包括本文提出的基于WAMS的電壓穩(wěn)定性控制方案的風險。該模型還可以進一步用于評估引入WAMS后由常規(guī)電力系統(tǒng)和通信、控制、測量系統(tǒng)組成的廣義系統(tǒng)的整體風險。
　　 作為WAMS實際功能應用的一個非常合理的延伸，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。所提出的指標可以識別系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定薄弱環(huán)節(jié)(薄弱線路和節(jié)點)，并準確預測薄弱環(huán)節(jié)的傳輸功率極限。這些指標不但能夠克服傳統(tǒng)基于系

5、統(tǒng)潮流信息的電壓穩(wěn)定性指標(如基于最大功率法和雅可比矩陣奇異法的指標等)的缺點，不需要對整個系統(tǒng)進行潮流計算，因此計算速度非?？?；而且克服了現(xiàn)有大多數(shù)局部性指標的不足，在模型中考慮了系統(tǒng)對局部網(wǎng)絡的影響，具有較高的精度；該指標基于WAMS動態(tài)實時測量數(shù)據(jù)，因此能自動處理與電壓相關或與頻率相關的實際負荷特性，捕捉到負荷的“慢動作”變化過程，及時啟動系統(tǒng)緊急保護控制以避免系統(tǒng)發(fā)生電壓崩潰；同時由于所提出的指標依賴的WAMS信息量較少，因此對

6、WAMS本身的可靠性要求相對較低，更便于實際實施。4個IEEE試驗系統(tǒng)的仿真結果表明，所提出的指標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)，并預測出系統(tǒng)電壓崩潰裕度。
　　 利用所提出的新型電壓穩(wěn)定性指標，論文進一步建立了考慮電壓穩(wěn)定性約束條件的最優(yōu)切負荷模型。該模型通過切除部分負荷、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)的風險。論文采用了預測校正原對偶內點法求解該模型，并通過Q-V模態(tài)分析研