丛（山山）[1]2002年在《静态电压稳定的预测分析与预防控制研究》文中研究表明本论文致力于研究基于负荷预测技术的电力系统静态电压稳定的预测分析与预防控制方法。 1．从电压崩溃边界曲面的概念与性质出发，论文提出了静态电压稳定的预测分析与预防控制新原理。 2．提出了将连续潮流算法与系统Jacobi矩阵特征结构分解法以及相关的灵敏度方法相结合的静态电压稳定预测分析方法，这种方法可以提供关于系统在未来运行状态下的静态稳定性信息：系统稳定裕度、系统中的薄弱区域、关键支路与关键发电机。 3．防止系统发生静态失稳的预防控制策略将依据预防控制的原理和稳定性预测分析得到的相关信息，从而使得这些控制措施有的放矢，对防止系统失稳起到事半功倍的作用。此外，论文还研讨了一些关于防止系统静态失稳的紧急控制方案。 4．通过对一个仿真算例深入细致的分析，验证了本论文提出的关于电力系统静态电压稳定预测分析和预防控制的一系列方法的有效性和实用性，并从中得到一些有意义的结论。
丰颖[2]2017年在《含高比例风电电力系统静态电压稳定在线风险评估和预防控制研究》文中研究表明近年来,随着智能电网的建设和新能源的发展,风力发电的规模高速增长,其大规模并网不仅可以缓解日趋紧张的能源危机,也可以降低传统能源给环境造成的污染压力。然而,随着风电在电网中比例的不断攀升,风电出力波动性和间歇性对电网的影响也日益提高,给电网的静态电压稳定运行带来了较大的威胁,如何保证高比例风电接入下电力系统静态电压稳定运行是急需解决的重要问题。本文从风险的角度评估高比例风电并网对电力系统静态电压稳定运行的影响,构建了在风电出力各概率预测场景下,反映未来时段内静态电压稳定裕度变化的综合风险指标,引入风险安全限的概念,对风险指标超过风险安全限的时段进行预防控制以降低风险指标,并构建了综合衡量调控经济性和安全性的预防控制模型,采用原对偶内点法获得优化控制策略。首先,本文对静态电压稳定研究发展的历程进行了回顾,简述了各类静态电压稳定分析方法的特点,指出各类方法在应用到含风电电力系统静态电压稳定评估中的不足之处,并综述了电力系统中风险评估和预防控制的研究现状。其次,提出了一种基于广域量测的戴维南等值参数辨识新方法,该方法将负荷等效为阻抗形式,然后更新导纳矩阵元素生成节点电压方程组,运用高斯消去法求解方程组获得戴维南等值参数。所提方法也可跟踪发电机发生无功越限,导致PV节点过渡为PQ节点的戴维南等值参数。分别用3机9节点系统和IEEE 39节点系统仿真对比其他戴维南等值方法,验证所提方法具备精度高,计算速度快的优点,可快速跟踪由风电波动引起的静态电压稳定裕度变化,是构建在线风险指标的技术基石。然后,构建了评估风电波动引起静态电压稳定态势变化的风险指标,包含概率信息和严重度两部分。其中概率信息是指短时预测周期内的风电出力概率分布,通过对历史风电变化量信息的统计,结合马尔科夫链模型对风电出力的分布进行短时预测;严重度是指静态电压的稳定程度,与静态电压稳定裕度指标呈反比,为便于观察,调整了传统的静态电压稳定指标,其由戴维南等值参数辨识结果计算获得。将两部分结合即可预知短时系统运行的静态电压稳定风险信息,预警高风险场景并为预防控制措施的实施提供决策支持。最后,引入风险安全限的概念,针对风险指标超过风险安全限的场景,采取发电机机端调压的预防控制措施进行调控,构建了风险评估加预防控制的静态电压调控流程,运用内点法求解预防控制模型,以最小调控代价将周期的风险指标降低至指定安全水平。仿真算例验证了所提风险指标及预防控制模型的有效性。
文学鸿[3]2007年在《基于内点优化算法的电力系统静态电压稳定分析与最优控制》文中研究表明随着我国用电需求的快速攀升，而电源、电网的建设速度又相对缓慢，电压稳定问题日益突出，电压崩溃的威胁不断加剧。大规模互联电网对运行和控制技术提出了更高要求，由于“厂网分开、竞价上网”的电力市场化改革，电网将越来越接近极限运行，电网潮流的快速变化对电网的安全稳定运行提出了更高要求；电气联系的加强，使得事故扰动范围扩大，如果稳定措施不合理，运行监测系统功能不健全，对电压崩溃性事故缺乏足够的预见性和对策，很可能由于偶然性的单一事故扩大为恶性的事故。因此，电网运行调度人员应该实时监视系统的电压稳定情况，并能及时采取控制措施提高系统的电压稳定水平，防止电压崩溃事故的发生。本文所做的主要工作就是基于上述的几点原因。 本文在前人工作的基础上建立了电压稳定裕度计算和电压稳定最优控制计算的模型，利用非线性规划方法中的内点法分别对这两种问题做了详细的分析和仿真计算。电压稳定裕度计算模型引入有功相对负荷裕度评价指标，并将此电压稳定指标作为目标函数。文中将此方法与连续潮流方法做了比较，从计算结果看，本文提到的方法计算精度和鲁棒性都是令人满意的。而且利用连续潮流进行了考虑系统元件动态的电压稳定分析计算，其结果更有实际意义。电压稳定最优控制在本文中分为预防控制和校正控制，两个问题的模型中都考虑了系统稳定运行所需的最小裕度，通过非线性优化内点法求解，可以获得能满足系统裕度要求的电压稳定最优控制方案，并对故障后系统的电压稳定裕度也有所改善。而且，该控制系统与已有的AVC系统相结合，为AVC系统的运行约束提供指导，通过AVC来间接控制系统电压稳定，提高系统电压安全性。 电压稳定裕度计算和最优控制计算程序已运用到福建电网在线电压稳定预防控制系统中，对福建省网的电压稳定水平进行在线分析计算，并给出增强电压稳定水平的控制措施，为运行人员提供了详实的系统信息和可靠的控制方案。目前该方法已成功地运用到实际工程中，经受住了长期在线计算的考验。
鲍颜红[4]2016年在《大电网多形态稳定性预防控制和紧急调控的在线辅助决策方法研究》文中提出大区电网的互联、直流输电工程的大量建设以及新能源发电在电网中的规模不断扩大,电网运行复杂程度增加,运行方式变化较大,通常的离线分析与控制策略已经难以满足需要,在线安全稳定分析与控制系统成为电网调度中心必备的工具。潜在故障的预防控制辅助决策是在线安全稳定分析与控制系统非常重要的功能,但鉴于复杂大电网高维、强时变、强非线性的本质,目前的决策算法鲁棒性和计算速度尚难以满足在线计算的要求。不宜以能否获得全局最优解作为考核计算方法有效性的准则,基于物理现象和控制机理,可以从搜索过程中每一次的仿真轨迹或模态分析中提取量化信息,计算控制性能指标,用于指导寻优计算过程中下一步的搜索方向以及各种计算任务在并行计算平台上的分配,从而尽快得到可行和尽量优化的调整方案,满足实际大电网对预防控制在线计算的要求。针对紧急状态显现后安全稳定紧急调控,基于广域测量系统(WAMS)的电网动态实时信息,可以提取反映电网紧急状态的特征量,给出定性的调控建议,但无法确定定量的紧急控制措施。要想抛开大量不切实际的假设来获得人工紧急调控的定量决策,必须通过基于系统模型的仿真计算获得,采用实测轨迹数据与在线预决策计算结合的理论及思路,可以为人工紧急调控提供辅助决策支持。本文针对暂态稳定预防控制、动态稳定预防控制以及多种安全稳定问题的综合辅助决策问题,在分析目前各类预防控制计算方法基础上提出满足复杂大电网在线分析控制适应性要求的计算方法。基于广域测量系统(WAMS)的电网动态实时信息和实测轨迹数据与数字仿真结合的思路,针对低频振荡和电压稳定的在线紧急控制问题,提出人工紧急调控决策支持的计算方法。(1)基于扩展等面积准则(EEAC)提供的安全稳定模式信息及其计算的机组参与因子,提出了暂态稳定预防控制的在线计算方法。按多个预想故障下系统稳定裕度加权并计及控制代价得到控制性能指标,排序后首尾配对依次参与控制,逐步调整直至所有故障下暂态功角稳定裕度均满足要求。在采用分布式并行计算技术的集群计算系统中,改进了基于扩展等面积准则的启发式算法,采用枚举并行的方式,将参与因子首尾配对后得到的可能调整方案同时下发至计算节点并行计算,最终在计算结果中选择满足要求的方案作为辅助决策措施,极大地提高了计算速度。(2)为了防止电力系统低频振荡发生,提出了小干扰动态稳定辅助决策和预想故障后的大干扰动态稳定辅助决策在线计算方法。根据状态估计结果和元件模型参数在线计算,将弱阻尼模式的阻尼提高至指定安全值；采取紧急降低关键发电机出力方式,并给出了协调控制多个弱阻尼模式的机组出力调整措施；基于并行计算策略可以同时满足控制措施的准确性和实时性要求。(3)大多数基于同步相量数据的静态电压失稳预测方法仅根据本地节点或支路的PMU量测值,通过对系统进行戴维南等值来计算判断电压失稳的指标,没有充分利用系统中大量的PMU信息,能否准确预警实际电网的电压失稳值得商榷。根据SCADA系统采集的电网实时运行状态,可以进行PV曲线计算和QV模态分析,计算电压稳定裕度和静态电压稳定辅助决策。为了提高预警的实时性,基于PV曲线和QV模态分析计算得到的关键节点临界电压和参与因子,求取以参与因子为权重的关键节点PMU电压量测值与临界电压的距离,得到实时的电压稳定裕度。当电压稳定裕度不满足要求时,根据预决策计算得到的将电压稳定裕度提高到不同档位值的控制措施,将裕度当前值和目标值之差与按档位划分的裕度值相匹配,给出提高电压稳定裕度的控制措施。(4)目前实际采用的PSS一般只考虑机端信号,对区域振荡模式的抑制作用有限。根据PMU实测的发电机功角、有功功率、厂站(母线)电压相角、线路有功功率和变压器有功功率等信息,在线监测电网低频振荡事件,识别振荡模式和强相关机组。将低频振荡在线分析和小干扰稳定性辅助决策相结合,提出了低频振荡实时控制的方法。高压直流输电由于具有快速响应的特性和强大的过载能力,可以被用于提高交直流混联系统的动态稳定性,分别从直流线路选择、功率支援时机、支援量叁方面研究了采用直流功率支援抑制低频振荡的关键技术。在机端电压调整对低频振荡阻尼影响的理论分析基础上,提出采用广域信息的发电机电压控制抑制低频振荡方法。(5)目前互联大电网各类安全稳定问题相互交织,多种安全稳定隐患可能同时出现,需要在辅助决策计算中考虑多种安全稳定问题之间的协调优化。本文提出在线安全稳定综合辅助决策的计算方法,将各种安全稳定问题按重要和复杂程度进行排序,获得各问题的计算队列,确保优先给出对电网安全稳定运行影响程度高的安全稳定问题对应的辅助决策：采用安全稳定性指标对候选控制措施的灵敏度或参与因子信息作为安全稳定约束,避免各类辅助决策功能给出相互矛盾的控制措施；各辅助决策功能通过计及队列中之前的辅助决策措施,避免同时调整同一类控制措施；对于耦合关系不强的多类安全稳定问题,进一步采用分解协调的方法提高计算速度；采用递归迭代解决可能的控制措施冲突问题。基于实际大电网的算例仿真验证了以上算法的快速性和实用性。所得研究成果不仅具有理论上的意义,通过与工程现场的磨合,可望为电力系统的运行提供实用的在线安全稳定预防控制和紧急调控的决策支持工具。
李帅虎[5]2015年在《大规模电网电压稳定预防控制及多防线协调决策方法研究》文中研究指明电网互联是现代电力系统的发展方向之一。电网互联虽然有利于大范围内的资源优化,但是随着互联规模的逐渐增大,也给电网的稳定控制等方面带来新的挑战,一旦发生失稳事故造成的经济损失和影响范围会更大,尤其是互联电网的受端侧。近些年频繁发生的负荷中心区域网络的电压失稳造成大停电事故以及电压暂降引起的大范围负荷断电,引起电力界对电压安全稳定与控制问题的更加关注。如何根据电力系统电压稳定的本质和控制方法的研究进展,提出更完善的、自适应性更强的、包含电压稳定防御系统的电网安全稳定统一防御体系,是目前迫切需要解决的科学问题。论文立足于解决大规模电网的电压稳定预防控制在线决策及多防线协调控制决策等问题,针对电压稳定性评估局部指标、控制参数对稳定裕度的灵敏度分析方法、预防控制模型、D-STATCOM优化配置以及电压稳定预防控制与紧急控制的协调控制模型展开了更深入的研究。论文取得的创新研究成果主要体现在以下几个方面:1、提出了计及负荷静态特性的阻抗模裕度局部指标根据非解析动态分析方法定义的动态阻抗,建立非线性实变电力系统的综合等值电路,结合电力系统达到极大传输功率的判据,提出了负荷阻抗模裕度局部指标。并在恒功率负荷特性的分析原理上,将综合静态负荷(ZIP)的恒阻抗负荷和恒电流负荷直接折算到综合动态等值阻抗和等值电源中,计及了负荷特性对该指标的影响。该指标利用节点电压与注入该节点电流的关系曲线综合描述了电力系统非线性,不仅能够准确地评估负荷节点电压稳定性的水平,而且大大降低了网络解算量,具有突出的在线应用优点。2、提出了阻抗模裕度指标对控制变量的灵敏度分析方法通过节点电压和注入电流对系统任一控制变量的一次导数建立了它们之间的灵敏度关系。并在此基础上,以实时预测的下一时刻系统功率变化量作为输入信号持续激励的条件,解得节点电压和注入电流对控制变量和节点功率变化量的二阶偏导数来修正节点电压和注入电流对控制变量的灵敏度,再根据阻抗模裕度指标中动态阻抗和负荷阻抗与节点的电压和注入电流之间的运算关系,进一步建立阻抗模裕度指标对控制变量的灵敏度计算方法。该方法利用局部实时信息计算灵敏度,避免了求解潮流极限点和该处潮流雅可比矩阵零特征值的左特征向量,在精度有保证的情况下加快了控制灵敏度计算速度,将更利于实现快速的有效稳定控制方案的决策。3、提出了一种基于序列线性规划的电压稳定预防控制方法利用阻抗模裕度指标及其对控制变量的灵敏度计算速度快的特点,建立了改进型的两阶段故障筛选和参与控制集筛选方法,并进一步以此为基础,融合控制变量的有效控制空间以及负荷裕度快速预测结果的辅助约束,提出了一种基于序列线性规划的电压稳定预防控制方法。该方法中改进的故障和控制集筛选方法可以缩小故障和控制集的搜索范围,大大缩减了系统电压稳定分析的时间。并考虑了电力系统的非线性,由线性规划模型求解出来的控制方案实施在原系统未必能达到控制目标,通过上次控制后状态为下次控制决策的初态,以序列线性规划方式递归计算来不断校正,直至达到控制目标,保证了控制的准确度。此外,负荷裕度快速预测值作为优化模型的辅助约束条件,克服了局部指标与在稳定域上的线性性差问题,保障了控制优化决策的有效性。4、提出了一种电压稳定薄弱区域辨识与D-STATCOM优化配置的新方法根据实时状态的节点阻抗模裕度指标和反映各个分区电网综合特性的权重系数,确定区域电网的电压稳定性辨识指标,以该指标的排序结果快速的辨识电网的电压不稳定无功薄弱区域。然后以薄弱区域为研究对象,考虑了薄弱区域内事故发生的不确定性,通过蒙特卡罗方法建立了电压暂降的随机概率模型。在此基础上,提出了以最小的投资得到最大的电压暂降损失预防效果为目标的优化配置方法。提出的方法直接以降低电压稳定薄弱区域的电压暂降损失为目标,因此方法的实用性更强。此外,该方法克服了多目标优化方法的劣势,更合理的利用FACTS装置改善智能电网的稳定性和增加自愈控制的手段,提高系统本身的预防电压失稳事故的能力。5、提出了一种基于电压风险的预防与紧急协调控制的决策方法针对确定性安全稳定控制方法的结论一般偏保守的问题,论文引入风险理论,考虑了系统运行的不确定性,提出了一种基于电压风险的预防与紧急协调控制的决策方法。该方法将预防控制和紧急控制对系统安全经济运行的影响以风险指标的形式经济量化,从而建立单一的以控制风险收益最大化为目标的协调控制模型,通过“积极约束松弛法”的优化搜索算法获得最优控制策略。搜索中将预防控制的故障集中严重系数最小的故障松弛到紧急控制的故障集,重新确定控制措施集合和风险指标,并通过风险总收益的搜索判据,确定给定工况下协调控制的控制措施集合。新方法实现了电力系统安全性和经济性的综合平衡的多防线协调控制决策,更能满足电力企业在市场经济环境下的需求,符合现代电力系统的安全稳定控制要求。
钟浩[6]2011年在《电力系统静态电压稳定性快速评估及其预防控制》文中研究指明近些年来,随着电网大规模广域互联和电力市场化改革的不断深入,使得电力系统的运行点更接近稳定极限,系统的电压稳定问题比以往更加突出。如何确保复杂运行条件下互联电网的电压稳定性已成为电力调度部门所面临的巨大挑战之一。本文以湖南电网电压稳定性科研项目为背景,以实现对电力系统电压稳定性的在线监控为目的展开了深入的研究,内容涉及到静态电压稳定性的快速评估算法及其预防控制策略等方面。本文取得的主要研究成果如下：提出了一种基于支路MVA功率灵敏度的N-1网络电压无功的快速计算方法。该方法以N网络的潮流计算为基础,利用节点电压对故障支路故障前MVA功率的灵敏度修正N网络节点电压,直接得到N-1网络的节点电压。方法特点为在计算不同支路故障的灵敏度时共用潮流计算收敛时的雅可比阵,因此不用重新因子表分解,且节点电压与支路MVA功率之间具有良好的线性关系,使得本方法不仅计算速度快而且精度较高。针对静态电压稳定临界点的求取问题,本文提出了一种基于灵敏度约束的电压稳定临界点快速算法。该算法特点为根据灵敏度约束引导,提出了一种自适应负荷增长步长选择方法,大跨度的逼近临界点,使得潮流计算次数明显减少；在步长预测过程中利用灵敏度技术来考虑发电机无功限值问题,以此来判断无功／电压约束转换点和系统的电压崩溃类型；当运行点靠近临界点后,通过对临界点的局部曲线拟合使得计算结果更加准确。以计算电压稳定临界点的拟合方程式为基础,本文提出了一种与鞍结分岔相关的负荷裕度灵敏度求解的新方法。与以往方法不同的是该方法无需计算临界点处的潮流雅可比矩阵零特征值所对应的左特征向量,只需运用拟合方程式结合拟合点信息即可推导出负荷裕度对指定参数的灵敏度。由于避免了对左特征向量的迭代求解,且拟合方程的求解为单个方程式的一般数值计算,因此该算法简单实用、计算速度快。针对电力系统静态电压稳定控制问题,本文提出了一种在线的预防调度算法。该算法可将预想的严重故障和失稳故障放在同一个数学模型中求解,同时增加了调度成本极低且对基态状态变量无影响的发电机有功分配因子这一虚拟参数,在满足裕度要求的前提下,通过对该虚拟参数的集中调度,可最大限度减小其他实际控制参数的调整量。特别是减少了对发电厂有功出力的大量、频繁调整,减弱了对发电厂的负面影响。以基于灵敏度约束的电压稳定临界点快速算法和在线电压稳定预防调度算法为基础,采用C++和java语言开发了基于Web模式的“在线静态电压稳定性快速分析及预防调度”系统软件,并对IEEE标准节点系统和湖南电网系统进行了数值分析,通过与其他方法的数值对比,验证了本文所提方法的正确性和快速性。最后成功的将该软件应用于对湖南电网电压稳定性的在线实时分析与控制。
胡臻[7]2017年在《基于耦合特性的电力系统稳定性分析方法及应用》文中研究表明随着社会经济快速发展,负荷水平不断增长,电力系统规模越来越大,电网互联愈益紧密,电力系统稳定问题日益突出,稳定问题的诱因、影响因素及相互耦合关系也越来越复杂,发展和完善理论严谨且工程实用强的电力系统稳定性分析方法具有重要的学术研究价值和工程实用意义。本文运用电力系统动态等值分析原理,以耦合特性分析为切入点研究电力系统稳定性分析方法。论文主要工作体现在以下几个方面:1、提出了基于动态阻抗矩阵的耦合特性分析方法。提出了动态阻抗矩阵的概念并给出相关定义,动态阻抗矩阵元素可以量化跟踪电力系统各部分之间的耦合关系,弥补了系统侧等值阻抗的不足;基于所定义的动态阻抗矩阵,推导并定义了用于分析节点自稳特性、节点致稳特性和电网抗冲击能力的耦合特性指标,且能分析影响耦合特性的主导因素和主导区域,由此形成了耦合特性分析方法;所提出的分析方法不仅可以把握不同运行条件下的电气特性,还能用于定位故障源和识别电压稳定脆弱区域,由实际系统仿真检验了所提出方法的应用价值。2、提出了一种改进的静态电压稳定分析方法。在提取所定义动态阻抗矩阵对角线元素的基础上,推导并定义了考虑负荷特性影响和系统侧等值电势变化影响下的电压稳定临界条件和裕度指标,推导出对应的静态电压稳定判定条件和指标在线应用的必要条件;推导出了一种基于电压-无功关联变化的无功补偿需求判据,据此形成了一种无功补偿需求分析新方法,能快速评估各区域的无功需求;所提出的改进方法只需要利用本地节点电压和注入电流信息即可得到等值电路,由此可以快速评估各节点的电压稳定水平,结合无功需求分析能有针对性的优化稳定特性,提升功率传输极限,增强了改进分析方法的实用性。3、提出了一种静态稳定特性统一分析方法运用电力系统动态等值分析原理,推导了线路参数分别为纯电抗和一般阻抗的静态功角稳定判据,并据此得到了功角稳定裕度指标;通过对比静态功角稳定临界条件和静态电压稳定临界条件的推导过程,以耦合特性为基础,形成了静态稳定特性统一分析方法,并详述了实现步骤;在统一分析方法的基础上,探究了电压稳定特性和功角稳定特性的转化规律及主导因素,推导并定义了主导稳定特性指标,由此形成了识别主导稳定特性的新方法。4、提出了一种以耦合特性分析为基础的电压稳定预防控制策略。为满足电力系统运行的要求,对预想事故后的潮流状态作稳定影响度分析和稳定裕度分析,由此得到了一种应用于预想事故选择的二阶筛选方法。该方法先根据稳定影响度作快速筛选,从众多事故中得到对电网冲击较大的筛选集合,并进一步由改进Taylor逼近极限的基础上作精确筛选,最终得到目标集合;分析目标集合中各事件对全网产生的冲击强弱和各参数对局部稳定特性的影响,结合系统约束条件,从耦合特性和稳定特性的变化规律及其主导因素角度进行解析,得到了相对应的电压稳定预防控制全局策略和局部策略;所提策略应用于实际系统可对电网规划调度运行提供借鉴,并产生良好的工程效益。
陈哲[8]2011年在《电力系统静态电压稳定风险评估和预防控制研究》文中指出电力系统的安全运行涉及很多因素的影响,而其中大部分的因素并不能得到它准确的变化规律,这些随机因素直接或间接的导致了电力系统中各种故障事件的发生。近年来,基于风险的电力系统安全评估受到了更多关注,区别于以往分析方法,它将系统故障的随机性和故障后损失的严重程度均考虑进来,为系统的安全经济运行提供了更有力的保证。电压稳定的研究是电力系统安全性评估的重要内容。由于电力需求的不断增加,电力系统运行不断接近其极限状态,因此对电压稳定的风险研究也显得至关重要。本文综合分析了静态电压稳定研究中存在的一些问题,结合风险理论分析方法,提出了适合电力系统静态电压稳定安全分析的风险指标和计算方法。考虑到传统的静态电压稳定评价指标上存在的局限性,本文采用静态电压失稳概率、期望切负荷指标、风险负荷裕度和条件风险负荷裕度四个指标来对系统进行分析。该指标考虑到了故障发生的概率与后果,同时也定量体现了系统距离失稳状态的距离。在此基础上,对这些指标的求取方法进行了研究,并给出了结合基于内点法的最小切负荷模型、最小特征值分析和连续潮流分析的静态电压稳定风险评估方法。在得到系统静态电压稳定风险水平的基础上,考虑到发电机出力增长方式对最大负荷裕度值的影响,提出采用以负荷裕度最大为目标函数的预防控制模型来降低系统的风险水平,实现系统的最优预防控制,并对该模型的求解方法进行了研究。最后对全文进行了总结,并指出了以后需要进一步开展的工作和研究方向。
赵卓立[9]2017年在《微电网动态特性分析及稳定控制》文中进行了进一步梳理作为实现智能电网的重要方式,微电网是在中低压层面上解决可再生能源发电大规模利用、提高供电可靠性和满足用户灵活多样性需求的有效解决方案。可再生能源发电大多以电力电子变换器方式接入微电网,电力电子接口微源与传统交流同步发电机在功率变换、控制策略和动态特性方面差异性较大,控制方法的多样性、电力电子接口微源高渗透率给低惯量微电网的协调控制和安全稳定运行带来严峻的挑战。同时,多类型微源、负荷在微电网内混合共存,容易引发源源以及源荷耦合交互,不同特性的设备间相互作用重新塑造区别于传统电力系统的动态响应特性,并诱发稳定性问题。传统以同步发电机为基础的系统稳定分析与控制方法无法满足微电网大规模发展的要求。为此,本文结合能源电力系统电力电子化、去中心化以及互联化的现状与发展趋势,分别以从电力电子变换器接口型微源与传统发电单元混合共存到电力电子类微源高渗透率、从集中与分散结合控制方式到分散式控制方式、从单微电网到微电网群为线索和切入点,针对其中存在的问题与挑战,从数学建模、理论分析和仿真与实验验证叁方面对微电网动态特性及稳定控制问题展开深入的研究,解决微电网系统动态建模、运行特性、交互机理以及控制策略设计等一系列基础理论与关键技术难题,为微电网的系统设计、分析和运行提供理论基础和有益参考。论文主要研究内容和创新之处总结如下:(1)首次全面归纳总结了可再生能源渗透率不断提升下微电源功率潮流控制方法等微电网典型新特征及其稳定性问题。在微电网稳定性分类的基础上,分别从微电网小干扰稳定、暂态稳定和稳定性提高措施叁方面对微电网稳定性的研究现状进行分析、评价和探讨,详尽的述评首次从系统角度梳理了近年来微电网稳定与控制的研究脉络。(2)结合实际工程的重大需求,以考虑电力电子变换器接口型微电源与传统发电单元混合共存的混合源微电网系统为典型研究对象,首次提出了考虑通信延迟的,包含电网支持控制储能系统、异步风力发电系统、柴油发电机组以及含负荷网络的自治中压混合源微电网系统时延动态模型建立方法。在严格数学建模的基础上,通过进行参与因子和敏感度分析,首次研究了特性各异微电源共存导致的源源耦合交互问题,剖析了混合源微电网的动态稳定机理;此外,采用切比雪夫离散化方法首次对混合源微电网进行了时滞依赖稳定性分析。最后,理论、仿真和实验结果表明所建立的动态模型可有效预测微电网系统动态特性,提出的混合源微电网系统架构在通信延迟、阵风风速扰动以及风机并网等各种扰动场景下表现出较强的鲁棒性能。(3)针对现有微电网控制策略存在的无法保证系统大扰动稳定性及适用性差的缺陷,提出了具有在不同工况条件下稳定可靠运行能力的混合源微电网分层稳定控制策略,以确保微电网系统在多时间尺度下的功率平衡和频率电压稳定。所提控制架构中,系统频率和电压分别被划分成叁个区域:(A)稳定区域,(B)预警区域和(C)紧急区域。在B区和C区内,短时间尺度的动态稳定控制由微电网中央控制器实现,而在A区内,长时间尺度的静态稳定控制由微电网能量管理系统执行。基于建立的微电网系统状态空间模型,分析了混合源微电网系统的动态稳定裕度,以通过满足系统稳定裕度和动态性能约束的方式设计分层稳定控制策略的关键控制参数,为混合源微电网全局和本地控制策略的最佳整定提供依据。综合仿真和实验结果表明基于毫秒级尺度的动态稳定控制与基于秒级尺度的静态稳定控制之间的协调能够实现混合源微电网的稳定和优化运行。(4)在研究微电网中双馈异步风电机组(Double Fed Induction Generator,DFIG)功率电压特性的基础上,为改善含DFIG微电网的静态电压稳定性,提出了考虑混合源微电网不同运行方式约束的静态电压稳定增强控制策略。其次,研究了电压骤降异常情况时DFIG与动态负荷的暂态特性,揭示了混合源微电网暂态电压稳定机理。在此基础上,提出了多变量协调,基于就地控制层储能稳定控制、DFIG快速变桨控制和甩动态负荷协调的暂态电压稳定协同控制策略,以增强混合源微电网的暂态电压稳定性。仿真实验结果揭示了混合源微电网暂态电压稳定性影响因素,验证了所提电压稳定控制策略的可行性和有效性。(5)针对电力电子变换器高渗透率的多逆变器型微电网,考虑感应电机负荷为动态元素,对低惯量多逆变器型微电网的综合建模、分析设计与暂态稳定控制进行了深入研究。推导建立了包含动态负荷的多逆变器型微电网全局动态模型,首次评估和分析了感应电机负荷对多逆变器型微电网系统振荡行为的贡献。研究发现在多逆变器型微电网稳定性分析中,仅使用静态负荷代表将导致误导性的结果。进一步地,为改善考虑感应电机启动约束的多逆变器型微电网暂态稳定性,在逆变器分散式控制架构中首次引入了暂态虚拟阻抗策略以优化电机启动过程。最后,通过翔实的仿真结果,以及基于多逆变器型微电网研究平台的实验结果,验证了计及动态负荷的多逆变器型微电网动态特性理论分析结果正确性,所提暂态虚拟阻抗策略有效避免了常规电流限制策略的失稳问题。(6)在剖析单微电网动态稳定机理的基础上,对光伏多微电网系统动态特性及广域稳定进行研究。建立了考虑电压源光伏自适应动态下垂机制的多微电网系统动态模型,首次评价和比较了单微电网系统和互联多微电网系统的动态稳定特性差异。研究首次发现当将邻近光伏单微电网相互连接形成多微电网系统时,将激发子微电网间超低频区域间振荡和子微电网内部中低频局部振荡行为,微电网之间的交互显着降低多微电网系统稳定裕度。为增强系统广域稳定性,首次提出了光伏多微电网联络线潮流和镇定策略,并将关键控制参数的鲁棒选择问题转换为基于特征值的多目标优化问题,以抑制存在的区域间和局部振荡行为。最后,通过严谨的理论分析和翔实的仿真结果,验证了光伏多微电网中交互和振荡失稳现象发现的准确性,所提多微电网系统镇定控制策略能有效阻尼功率振荡并提供优越的鲁棒控制性能。
刘艳丽[10]2013年在《面向增强态势感知的输电系统安全性综合评估》文中研究表明态势感知是提高电网自愈(Self-healing)功能和抗扰能力(Robustness)的关键。随着大规模连锁停电事故频繁发生和大规模风电的接入，安全性评估作为态势感知的核心分析工具面临着诸多挑战。本文以安全域方法学的研究成果为基础，围绕面向增强态势感知的输电系统安全性综合评估展开了研究。首先，研究了在注入功率空间上保证含双馈风机(DFIG)电力系统暂态稳定性的动态安全域(以下简称含DFIG的动态安全域)。通过大量暂态稳定仿真发现，在工程关心的范围内，含DFIG的动态安全域的边界仍可用一个或少数几个超平面表达式近似表示，其精度可满足工程实际需要。该研究结果使安全域方法的优越性在风电接入后的安全性监视与分析中进一步凸显，使其可作为面向增强态势感知的安全性监视、评估与控制的强有力的工具。其次，给出了安全转移概率的解析计算方法，证实了安全转移概率的有效性。基于超平面形式的安全域边界的表达式将安全转移概率计算中涉及的复杂体积分极大程度地简化，结合以半不变量为基础的级数展开法加以计算。该解析计算方法保证计算精度的同时，计算速度快，为在安全性分析中计及风电和负荷等引起的节点注入不确定性提供了有效途径。同时指出所确定的安全转移概率不仅是最终的概率的静态和动态安全性综合评估的马尔可夫模型状态转移概率矩阵元素的重要成分，而且它本身就可作为评估系统安全性的有效指标，辅助运行人员监测系统状态以提前做好预防措施。再次，提出一个快速形成马尔可夫模型状态转移概率矩阵的方法。基于元件状态转移率矩阵和系统状态数组提出快速计算状态转移率的方法，并归纳出系统状态转移概率矩阵中非零元素的分布规律，进而快速实现系统状态转移概率矩阵的稀疏存储。对于两状态元件组成的系统，可基于给定的系统状态排序和服务状态集数组进一步提高计算效率。该方法的计算速度与应用规模均优于现有方法，为运用马尔可夫模型分析电网等大规模系统提供了有利工具。最后，完善了二层系统模型以计及风电的接入，以此为基础通过安全域和马尔可夫模型建立了概率的静态和动态安全性综合评估。模型计及了网络拓扑状态间的转移、系统的可再生能力、风电和负荷的不确定性、静态和动态安全性约束，以及天气和自然灾害等因素的影响，通过求解一组线性向量微分方程获得“到不安全时间”及其概率分布实现了对系统未来状态的有效估计并估算出可用于采取措施的时间。制定了有效的模型求解方案，首次将该模型成功应用于复杂系统，推进了模型的实用化进程。算例结果显示，由于整合了诸多影响电网安全的因素，模型给出了更符合实际的评估结果，可用于评估干扰因素对系统安全性的影响，辅助运行人员进行决策，为增强态势感知提供了有效的预测分析工具。
参考文献：
[1]. 静态电压稳定的预测分析与预防控制研究[D]. 丛（山山）. 河海大学. 2002
[2]. 含高比例风电电力系统静态电压稳定在线风险评估和预防控制研究[D]. 丰颖. 山东大学. 2017
[3]. 基于内点优化算法的电力系统静态电压稳定分析与最优控制[D]. 文学鸿. 河海大学. 2007
[4]. 大电网多形态稳定性预防控制和紧急调控的在线辅助决策方法研究[D]. 鲍颜红. 华北电力大学(北京). 2016
[5]. 大规模电网电压稳定预防控制及多防线协调决策方法研究[D]. 李帅虎. 湖南大学. 2015
[6]. 电力系统静态电压稳定性快速评估及其预防控制[D]. 钟浩. 湖南大学. 2011
[7]. 基于耦合特性的电力系统稳定性分析方法及应用[D]. 胡臻. 湖南大学. 2017
[8]. 电力系统静态电压稳定风险评估和预防控制研究[D]. 陈哲. 华中科技大学. 2011
[9]. 微电网动态特性分析及稳定控制[D]. 赵卓立. 华南理工大学. 2017
[10]. 面向增强态势感知的输电系统安全性综合评估[D]. 刘艳丽. 天津大学. 2013
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