基于广域测量系统的电压稳定实时监测

论文摘要

电压稳定性问题是当今电力界普遍关注的问题,准确实时监测电网的电压稳定程度对电网的安全稳定运行具有重要意义。广域测量系统可以实时、同步地测量安装节点的电压相量、电流相量以及发电机内电势和励磁电流等信息,为电压稳定实时监测提供了新的思路。相量测量单元的布点是广域测量系统建设的基础性工作。本文在综述研究已有的布点方法的基础上提出了基于最小支配集和模态分析的相量测量单元布点方法,该方法先应用最小支配集算法求出所有最小支配集,然后结合模态分析结果确定最终布点方案。该布点方法在满足电网最小完全可观的条件下尽量直接测量关键机组和关键节点的信息。电压稳定监测关键要有一个良好的电压稳定指标。本文在综述研究了已有的基于广域测量系统的电压稳定监测方法的基础上,详细推导和分析了已有的多个电压稳定指标,然后提出了两个新型的电压稳定指标,通过对多个电压稳定指标的计算速度、准确度、线性性的比较,最终选取了本文所提出的线路潮流指标。该指标利用线路两端节点电压相量、线路潮流以及线路参数,快速评估电压稳定性。通过实验仿真验证了该指标具有良好的准确度和线性性。电压崩溃事故往往是由个别线路或节点引发,逐渐扩散至更大范围,因此只要对最薄弱线路或节点进行监测,保证其电压稳定程度在可接受的范围之内,那么就可以认为整个系统运行在电压稳定状态。本文提出的最弱线路集保存着电网中电压稳定性最弱的若干线路,每计算周期只需计算该集合中线路的电压稳定指标,同时,该集合中的线路会不断更新。这样既节约了计算时间,又能保证系统电压稳定得到实时监测。为了实时监测负荷裕度,本文提出了指标拟合方法。该方法利用电压稳定指标的良好线性性,通过对电压稳定指标历史数据的拟合处理,同时考虑到最新计算结果的更新,从而得到当前状态的负荷裕度。该方法不仅减弱了个别因素的影响,而且有效利用到了大量历史计算结果。最后以重庆电网2007年网架结构为例,验证了本文所提出的布点方法的有效性,仿真结果也显示本文所提出的电压稳定指标能够反映系统电压稳定程度。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 电压稳定的定义和分类
• 1.3 电压稳定性研究现状
• 1.3.1 静态电压稳定分析
• 1.3.2 动态电压稳定分析
• 1.3.3 电压稳定控制
• 1.4 广域测量系统的历史和现状
• 1.4.1 广域测量系统的历史
• 1.4.2 基于广域测量系统的高级应用系统的特点
• 1.4.3 广域测量系统的应用现状
• 1.5 本文的主要工作
• 第二章 基于电压稳定监测的PMU布点方法研究
• 2.1 引言
• 2.2 PMU布点方法研究现状
• 2.3 最小支配集算法
• 2.3.1 电力系统可观的定义
• 2.3.2 间接测量
• 2.3.3 最小支配集算法
• 2.4 电压稳定性的模态分析
• 2.5 基于最小支配集和模态分析的PMU布点方法
• 2.5.1 PMU布点流程
• 2.5.2 算例分析
• 2.6 本章小结
• 第三章 基于广域测量系统的电压稳定指标研究
• 3.1 引言
• 3.2 基于广域测量系统的电压稳定监测方法现状
• 3.2.1 动态预测
• 3.2.2 决策树
• 3.2.3 基于等值的方法
• 3.2.4 基于线路潮流的方法
• 3.3 两个新型电压稳定指标
• 3.4 多个电压稳定指标的比较研究
• 3.4.1 实验方案1
• 3.4.2 实验方案2
• 3.4.3 指标的选择与应用
• 3.5 本章小结
• 第四章 基于WAMS的电压稳定实时监测系统开发
• 4.1 引言
• 4.2 主站硬件部分
• 4.3 主站软件部分
• 4.4 算例分析
• 4.4.1 PMU布点
• 4.4.2 电压稳定指标仿真应用
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 附录
• 附录1
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 攻读硕士学位期间参加的主要科研工作