基于暂态能量的电力系统暂态稳定切机控制研究

论文摘要

近年来,随着跨区域电网的建设,电网结构日趋复杂。伴随着超高压直流输电与超高压远距离交流输电的并联运行,以及各种新技术的使用,系统的运行控制复杂,稳定问题严重。为维护电力系统的第二三道防线,不少电网建立了规模庞大的电网安全稳定系统,以实现全网紧急控制的及时实施。制定合理有效的紧急控制措施是本文研究的核心内容。暂态稳定紧急控制和优化算法近年来吸引了不少工程技术人员的研究兴趣,并取得了一定进展。但由于问题本身的离散性和工程涉及面广,该研究领域的研究工作和实际工程应用尚有不少距离。本文在充分研究工程背景的基础上,对各种研究方法进行了综述和比较,提出基于暂态能量的控制方法,力求理论联系实际,以解决实际的工程问题。文章主要内容包括:1.全面介绍了电网安全稳定控制系统的组成和功能,作为紧急控制的实现平台,阐明了在规模不同的电网上的工作模式,对离线决策、在线预决策、实时决策的工作模式进行了综述,从电力系统数据源的角度展望了在线安全分析前景。2.提出暂态能量控制理论,从暂态能量角度对各种控制措施进行了分析;定义了暂态能量控制指标,并进行了分类;定义了能量型灵敏度,并提出应用方法。3.定义了切机控制指标和切机灵敏度。在10机39节点上的算例进行了指标和灵敏度的特点分析。对南方电网交直流西电东送通道进行了详细的分析,研究了了交直流系统并联运行方式在大扰动下的交直流相互影响模式和暂态电压与功角稳定问题,并对各种控制措施进行了分析比较,确定了切机控制的有效性。4.使用能量灵敏度确定切机顺序,使得满足暂态稳定约束的最优切机量比以往使用角度灵敏度确定的切机量更少,更为有效。在南方电网西电东送通道上的算例证明了方法的有效性和实用性。5.对区域电网的运行模式进行了分析,提出使用修正能量暂态能量函数的可行性依据。对切除措施的能量裕度进行了分析,定义了稳定轨迹的能量裕度,并分析了能量裕度的定义根据。在能量裕度的指导下快速求取满足暂稳约束的最佳切除量,减少了试探法的盲目性,降低了求取安稳策略的工作量。在广东粤东梅县地区电网上的算例证明了方法的有效性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 电力系统稳定分析方法研究综述
• 1.2.1 电力系统暂态稳定性的含义
• 1.2.2 电力系统暂态稳定分析方法
• 1.2.2.1 时域数值仿真法
• 1.2.2.2 直接法
• 1.2.2.3 扩展等面积法
• 1.2.2.4 动态安全域方法
• 1.2.2.5 混合法
• 1.2.3 电力系统安全稳定控制方法研究现状
• 1.3 课题研究的目的和意义
• 1.4 本文的主要研究内容
• 第二章 电网安全稳定控制系统
• 2.1 引言
• 2.2 安全稳定控制系统与继电保护系统比较
• 2.3 安全稳定控制系统结构
• 2.3.1 分层、分布、集中分层的基本概念
• 2.3.2 安全稳定控制装置的结构和主要功能
• 2.3.3 安全稳定控制策略表
• 2.3.4 安全稳定控制系统的通信
• 2.3.5 南方电网安全稳定控制系统的结构
• 2.4 安全稳定控制策略的实现方式的现状与展望
• 2.4.1 离线计算，实时匹配
• 2.4.2 在线预决策，实时匹配
• 2.4.2.1 电力系统观测数据来源
• 2.4.2.2 在线预决策的基本方法
• 2.4.3 实时决策，实时控制
• 2.5 小结
• 第三章 暂态能量控制指标
• 3.1 电力系统暂态过程中暂态能量的变化与控制
• 3.2 暂态能量控制指标
• 3.2.1 能量型控制效果函数
• 3.2.2 前提条件
• 3.2.3 能量型控制效果函数的分类
• 3.2.4 能量型控制指标和灵敏度
• 3.2.5 能量型指标和灵敏度的应用
• 3.3 本章小结
• 第四章 暂态能量控制方法在切机控制中的应用研究
• 4.1 引言
• 4.2 能量型切机控制指标和灵敏度的选取
• 4.3 切机控制指标和灵敏度求取算法流程
• 4.4 能量型控制指标和灵敏度的特点
• 4.4.1 能量指标对切机灵敏度的研究
• 4.4.2 能量指标对切机时刻的分析研究
• 4.5 南方电网算例系统
• 4.5.1 南方电网研究背景
• 4.5.2 输电通道典型故障分析
• 4.5.3 输电通道控制策略分析
• 4.5.3.1 直流功率提升
• 4.5.3.2 直流调制
• 4.5.3.3 动态无功补偿
• 4.5.3.4 快关汽门
• 4.5.4 切机控制的应用背景
• 4.5.5 使用能量型指标方法求取切机灵敏度
• 4.5.6 能量型控制指标和灵敏度的应用
• 4.5.7 切机后的恢复
• 4.6 本章小结
• 第五章 区域电网暂态稳定紧急切机控制研究
• 5.1 引言
• 5.2 紧急控制下的暂态稳定能量裕度
• 5.2.1 混合法的研究背景
• 5.2.2 区域电网紧急切机量的能量裕度算法
• 5.2.2.1 研究背景和假设条件
• 5.2.2.2 紧急切机量的能量裕度算法及流程
• 5.2.3 能量裕度的理论依据
• 5.2.4 能量裕度的特点分析
• 5.2.5 能量裕度在快速确定切机容量上的应用
• 5.2.6 切机灵敏度的选择
• 5.2.7 在线预决策切机控制方案部署框架
• 5.3 广东粤东地区梅州电网算例系统
• 5.3.1 梅州电网与安稳控制系统介绍
• 5.3.2 算例分析
• 5.3.3 切机措施的工程因素考虑
• 5.4 本章小结
• 附录
• 附录I 交直流混合电网的运行
• 一、 电网结构
• 二、 交直流系统短路比
• 三、 换流器基本方程与控制方式
• 四、 直流换相失败和闭锁
• 五、 直流工频动态过电压
• 六、 直流控制系统中的低压限流环节（VDCOL）
• 附录II 长距离重负荷输电线路功率传输特性
• 附录III 南网输电通道暂态稳定判据
• 附录IV 广东电网安全稳定裕度智能分析系统安全稳定模块结构
• 附录V 鉴别系统的临界或领先机群的最大空隙法
• 全文总结
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢