基于SGEAC法的暫態(tài)穩(wěn)定分析.pdf

1、暫態(tài)穩(wěn)定分析與控制一直是電力系統(tǒng)運行中最為嚴峻的問題之一。盡管在這方面已經(jīng)進行了較為深入的研究,并且取得了豐碩的研究成果,但是分析方法大都或多或少建立在各自的假設下,當實際情況與這些假設不符時,可能造成非常大的分析誤差或完全不同的結果。
　　 本文從暫態(tài)穩(wěn)定分析與控制工程應用實際的需要出發(fā),在建立暫態(tài)穩(wěn)定分析模型時沒有引入任何近似與假設的情況下,圍繞暫態(tài)穩(wěn)定分析與控制的的準確性與快速性、適應性方面展開研究工作,并將穩(wěn)定性理論應用

2、到WAMS系統(tǒng)與電力市場分析中。
　　 暫態(tài)穩(wěn)定分析與控制的難點是必須做到快速性與準確性的統(tǒng)一。穩(wěn)定分析的快速性是指能滿足系統(tǒng)實時控制的需要,準確性是指付諸實施的控制措施應該滿足經(jīng)濟性與可靠性的需要。二者必須高度統(tǒng)一。
　　 為了做到快速性與準確性,本文以單機等面積定則原理(SGEAC)思想,將數(shù)值計算技術的普適性和解釋方法的定量性結合起來,首先提出了一種具有隱式積分效果的顯式積分方法,該方法以歐拉法為啟動方式,通過對發(fā)

3、電機節(jié)點或負荷節(jié)點進行處理,使雅可比矩陣定常,并將狀態(tài)量或代數(shù)量收斂為每一步的積分終止判據(jù),該方法結合了顯式積分法與隱式積分法的特點,將迭代網(wǎng)絡求解方法與本文提出的顯式迭代方法結合起來,因此該方法具有顯式積分法的速度,但其精度和數(shù)值穩(wěn)定性與隱式積分法相同。實際大規(guī)模系統(tǒng)仿真表明,本文方法顯著地改善了隱式積分法的速度,在程序設計上具有很好的可擴展性與靈活性。
　　 其次本文以SGEAC思想為理論基石,定義了基于動態(tài)單等值機群的全局

4、暫態(tài)穩(wěn)定裕度。對基于動態(tài)單等值機群的穩(wěn)定裕度與基于動態(tài)二等值機群(OMIB)相對運動的穩(wěn)定裕度進行了比較研究。理論與實例分析證明了基于SGEAC思想的動態(tài)單機群穩(wěn)定裕度與基于動態(tài)二機群相對運動的穩(wěn)定裕度完全一致。與其它如EEAC、SIME等方法相比,SGEAC法可以考慮詳盡的系統(tǒng)元件穩(wěn)態(tài)與暫態(tài)模型,即具有時域仿真方法對元件模型的適應性;同時,本文方法不必進行失穩(wěn)模式的判別,從而避免了因失穩(wěn)模式的誤判帶來錯誤結果。因此,本文暫態(tài)穩(wěn)定分析模

5、型沒有引入任何的近似與假設,從而確保了算法的準確性。
　　 本文在保證算法模型的準確性的情況下,提出了功角曲線快速擬合的思想,進一步提高了暫態(tài)穩(wěn)定分析的速度。通過理論分析,在COI坐標系下,單機等值機群的電磁功率可表示為功角多項式函數(shù)。根據(jù)單機等面積穩(wěn)定判據(jù)原理,把發(fā)電機功角曲線展開成自變量為功角的高階泰勒級數(shù),采用時域仿真的辦法對受擾系統(tǒng)進行短時間的仿真,根據(jù)少量仿真結果對機組電磁功率與轉子相對功角曲線進行擬合。用得到的功角曲

6、線預測機組的最大減速面積與加速面積,從而可以計算出系統(tǒng)的單擺和多擺的穩(wěn)定裕度與不穩(wěn)定裕度。該方法既具有時域仿真方法的精確性與良好的適應性,同時可得出基于加速面積與減速面積的能量型穩(wěn)定裕度。在此研究基礎上,本文提出一種基于WAMS過程數(shù)據(jù)的快速暫態(tài)穩(wěn)定預測評估方法,該方法利用發(fā)電機本地過程測量信息,采用滾動擬合預測方法,就能快速預測出系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度、臨界機組及控制裝置執(zhí)行的時間裕度,通過對不同失步模式的實例驗分析驗證了所提方法的有效性,該

7、方法在在線暫態(tài)穩(wěn)定分析中應有廣闊的應用前景。
　　 除了判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性外,另一個重要問題是假如系統(tǒng)將失去穩(wěn)定,該如何施加適當?shù)目刂屏恳员苊庀到y(tǒng)失穩(wěn)或實現(xiàn)預定目標,這是本文研究的另一重要內容。它涉及電力系統(tǒng)穩(wěn)定量化分析和穩(wěn)定量化指標對控制變量的影響,即使在離線環(huán)境下這也是一個難點,實時環(huán)境下要求快速給出適當?shù)目刂屏繉⒏永щy。文章的最后在電力市場環(huán)境下的考慮暫態(tài)穩(wěn)定約束的最大輸電能力問題,以此提出基于SGEAC法如何給出控制量及調