基于WAMS的電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)及分析研究.pdf

1、廣域測(cè)量系統(tǒng)(WAMS)在電力系統(tǒng)的應(yīng)用取得很大進(jìn)展，與此同時(shí)，在理論及應(yīng)用上也存在著一些需要迫切解決的問(wèn)題。結(jié)合在廣域測(cè)量系統(tǒng)領(lǐng)域的具體研發(fā)工作，論文對(duì)WAMS在電力系統(tǒng)監(jiān)測(cè)及分析領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行研究，主要內(nèi)容和成果如下： 1．對(duì)WAMS系統(tǒng)測(cè)量技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究和總結(jié)。 在對(duì)WAMS系統(tǒng)同步時(shí)間坐標(biāo)系、相量測(cè)量算法、信號(hào)測(cè)量方法、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、主站數(shù)據(jù)處理、主站間互聯(lián)以及WAMS功能定位等內(nèi)容系統(tǒng)研究、總結(jié)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一

2、步提出以下概念及方法： (1)冗余配置的WAMS時(shí)間同步信號(hào)系統(tǒng)，提高WAMS同步測(cè)量電力系統(tǒng)的可靠性。 (2)互聯(lián)電網(wǎng)WAMS系統(tǒng)的分級(jí)分區(qū)信息交換方法，以及調(diào)度中心WAMS系統(tǒng)和其它系統(tǒng)的互聯(lián)結(jié)構(gòu)。 (3)WNMS系統(tǒng)主站數(shù)據(jù)處理流程、數(shù)據(jù)誤差分析及修正方法，為WAMS主站數(shù)據(jù)處理及應(yīng)用提供了科學(xué)的方法。 (4)電力系統(tǒng)靜態(tài)觀測(cè)、動(dòng)態(tài)觀測(cè)、暫態(tài)觀測(cè)的概念，揭示W(wǎng)AMS系統(tǒng)和電力系統(tǒng)機(jī)電暫態(tài)過(guò)程監(jiān)測(cè)的關(guān)

3、系，明確WAMS系統(tǒng)在調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中的功能定位。 2．提出基于WAMS的電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)原理。 通過(guò)對(duì)WAMS監(jiān)測(cè)電力系統(tǒng)的本質(zhì)及目標(biāo)研究，闡述PMU布點(diǎn)的指導(dǎo)原則；并在PMU 布點(diǎn)及狀態(tài)測(cè)量方面，提出如下方法： (1)基于WAMS，通過(guò)直接測(cè)量與間接計(jì)算相結(jié)合來(lái)觀測(cè)電力系統(tǒng)的方法，其中包括：基于WAMS的可觀測(cè)節(jié)點(diǎn)、可觀測(cè)點(diǎn)集合、WAMS 觀測(cè)矩陣等概念，以及計(jì)算WAMS可觀測(cè)點(diǎn)的規(guī)則； (2)結(jié)合圖

4、論的最小支配集算法，提出并驗(yàn)證基于最小支配集的 PMU 布點(diǎn)算法。 (3)基于機(jī)組同調(diào)性分析的PMU布點(diǎn)方法，即：通過(guò)時(shí)域仿真及模態(tài)分析的方法，在機(jī)組同調(diào)性分析基礎(chǔ)上完成對(duì)電力系統(tǒng)分層分區(qū)的劃分，并通過(guò)PMU對(duì)各個(gè)分區(qū)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，這樣提供了目前階段中，兼顧經(jīng)濟(jì)性和效率的 PMU 布點(diǎn)方法。 3．提出在WAMS發(fā)展各個(gè)階段中，使用WAMS數(shù)據(jù)進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)的一系列方法及算法，其中包括： (1)WAMS狀態(tài)量合理性驗(yàn)

5、證的方法、在量測(cè)系統(tǒng)處于時(shí)間同步狀態(tài)以及不同步狀態(tài)下的靜態(tài)狀態(tài)估計(jì)算法，以及基于頻率預(yù)測(cè)的遞歸狀態(tài)估計(jì)的算法，這些方法的綜合使用，提高了PMU量測(cè)的精度和魯棒性。 (2)基于WAMS和SCADA數(shù)據(jù)進(jìn)行混合狀態(tài)估計(jì)的方法，即在PMU分層分區(qū)監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)上，在主網(wǎng)架基于WAMS數(shù)據(jù)進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)，在配電網(wǎng)基于SCADA進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)，并通過(guò)非線性估計(jì)的算法，最終形成混合估計(jì)的結(jié)果。 (3)基于系統(tǒng)簡(jiǎn)化模型的動(dòng)態(tài)過(guò)程狀態(tài)估計(jì)方法，

6、即通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)、發(fā)電機(jī)、負(fù)荷模型簡(jiǎn)化，結(jié)合WAMS分層分區(qū)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)，形成各分區(qū)的狀態(tài)方程，通過(guò)求解得到系統(tǒng)在動(dòng)態(tài)過(guò)程中的狀態(tài)解。該狀態(tài)估計(jì)方法的有效性在IEEE-39節(jié)點(diǎn)算例中得到驗(yàn)證。 4．全面系統(tǒng)地提出基于WAMS數(shù)據(jù)進(jìn)行電力系統(tǒng)模型辨識(shí)的方法，其中包括： (1)基于WAMS進(jìn)行模型辨識(shí)的原理、步驟及有關(guān)方法，其中包括：掌握驗(yàn)前知識(shí)、辨識(shí)算法設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)預(yù)處理方法、模型結(jié)構(gòu)辨識(shí)方法、模型參數(shù)估計(jì)算法以及模型的檢驗(yàn)方法等

7、。 (2)基于WAMS的模型參數(shù)估計(jì)算法，包括：最小二乘法和極大似然法，以及基于Hankel矩陣定階的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)辨識(shí)算法。針對(duì)線路、變壓器、負(fù)荷、發(fā)電機(jī)等電力系統(tǒng)模型，通過(guò)中國(guó)版BPA電力系統(tǒng)軟件包和matlab數(shù)學(xué)工具的仿真試驗(yàn)，對(duì)參數(shù)辨識(shí)算法及步驟的有效性進(jìn)行了驗(yàn)證。 5．對(duì)基于WAMS的穩(wěn)定預(yù)測(cè)原理進(jìn)行了研究，并完成以下工作： (1)提出基于WAMS的多線程、多算法并行的穩(wěn)定性預(yù)測(cè)方法，即利用WAMS量測(cè)數(shù)據(jù)

8、，快速掌握系統(tǒng)在動(dòng)態(tài)過(guò)程多個(gè)時(shí)間段的響應(yīng)，通過(guò)基于電力系統(tǒng)的簡(jiǎn)化模型和詳細(xì)模型的時(shí)域仿真法，針對(duì)不同的失穩(wěn)過(guò)程進(jìn)行滾動(dòng)的穩(wěn)定計(jì)算，在有限時(shí)間內(nèi)獲得較高的穩(wěn)定計(jì)算精度。 (2)解決了基于WAMS數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)域仿真的若干技術(shù)問(wèn)題，其中包括：WAMS數(shù)據(jù)預(yù)處理、多機(jī)系統(tǒng)時(shí)間同步坐標(biāo)處理、數(shù)學(xué)模型的等值簡(jiǎn)化處理，以及動(dòng)態(tài)過(guò)程中穩(wěn)定計(jì)算初值的計(jì)算等技術(shù)問(wèn)題。 (3)編制了基于WAMS的暫態(tài)穩(wěn)定預(yù)測(cè)程序，該程序接收基于WAMS及SCA