电力系统电压稳定后紧急控制研究

论文摘要

最近二十年来,国内外电力系统曾多次发生大规模停电事故,造成了巨大的经济损失。在系统崩溃不可避免时,如何突破模型和方法的限制,通过各个控制器协调动作,最大限度地保护负荷,是电力工作者着重研究的课题。本文所研究的电压后紧急控制,是在电力系统事故引起连锁反应,故障向全系统蔓延扩大,系统进入失稳崩溃状态时,实施的实时、在线、分散、超紧急的安全稳定控制,控制目的是为了保证解列后重要区域的持续供电和其周边区域的独立安全运行,免于和全系统同归于尽。首先提出了电压后紧急控制的概念。基于第三类控制特点,并且和多代理系统的协调功能相结合,建立了电压后紧急控制的基本框架。然后开展了电压后紧急控制重要区域分层布防的研究。重要区域分层布防包含稳态时在线布防和暂态时的紧急压缩。基于重要负荷分层具有的压缩嵌套特点,提出了基于α分解的电压后紧急控制重要区域动态分层算法,以满足大系统在线计算的需要。接着对电压后紧急控制容错性问题进行了研究。基于传统的信息理论,建立了广义的电力系统多代理信息模型,通过“信息群发和转发”将多代理系统自治、智能、交互的特点和信息学理论相融合,以实现后紧急控制系统容错功能。其次对电压后紧急控制在含有大规模可再生能源的系统中的应用问题展开研究。研究了大规模分布式系统接入输电系统后对并网系统暂态稳定性的影响。电压后紧急控制具有在线协调功能,基于该协调机制对系统中控制装置实施紧急在线协调,使其能够有效应对大规模分布系统对并网系统稳定性的影响。最后本文针对多代理系统UCA2.0建模问题展开了探索性的工作。各个控制代理是后紧急控制的组成元素,而每一个代理可以是一个智能电子化设备,他们之间的信息交互需要通信的无缝连接。UCA2.0面向对象的建模自描述技术以及基于MMS的通信技术适应了这种发展,本文对多代理系统的建模和服务进行了初探。需要特别提出的是,本论文研究电压后紧急控制,是对第三道防线有益补充,并且是基于未来的数字电力系统而提出的,是基于信息融合和信息控制的未来电力系统控制,有一些具体的想法目前可能暂时无法实现(比如第三类控制,多代理系统等),是一项具有超前性和基础性的工作,本论文开展的工作具有一定的实验性和探索性,希望本文能起到抛砖引玉的作用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 大停电事故分析
• 1.3 大停电防御研究综述
• 1.3.1 大停电防御对策研究
• 1.3.2 大停电综合防御体系
• 1.3.3 大停电防御系统的实际应用和发展
• 1.3.3.1 国外大停电防御系统的实际应用和发展
• 1.3.3.2 国内大停电防御系统的实际应用和发展
• 1.4 电力系统第三道防线
• 1.4.1 安全稳定三道防线
• 1.4.2 第三道防线研究现状
• 1.4.3 第三道防线的不足
• 1.4.4 第三道防线的发展
• 1.5 后紧急控制
• 1.5.1 后紧急控制背景
• 1.5.2 后紧急控制基本概念
• 1.5.3 电压后紧急控制基本原理
• 1.6 本文的主要研究工作
• 第二章 电压稳定后紧急控制基本框架
• 2.1 引言
• 2.2 第三类控制
• 2.3 多代理系统
• 2.4 电压后紧急控制
• 2.5 基于第三类控制的电压后紧急控制多代理系统框架
• 2.6 电压后紧急控制信息交换和管理
• 2.6.1 信息交换管理中心
• 2.6.2 本地控制代理
• 2.6.3 电压后紧急控制协调协议
• 2.6.4 信息交换通道和方式
• 2.7 算例分析
• 2.7.1 场景1：连续控制器协调控制
• 2.7.2 场景2：非连续控制协调控制
• 2.8 结语
• 第三章 电压稳定后紧急控制重要区域分层布防
• 3.1 引言
• 3.2 电压后紧急控制分层布防框架
• 3.3 电压后紧急控制分层布防算法
• 3.3.1 电压后紧急控制分层布防嵌套特点
• 3.3.2 图论相关知识
• 3.3.3 系统α分解
• 3.3.4 基于α嵌套分解的分层算法
• 3.4 算例
• 3.4.1 分层布防运算
• 3.4.2 仿真验证
• 3.4.2.1 场景1：第一层防线压缩
• 3.4.2.2 场景2：第二层防线压缩
• 3.4.2.3 场景3：第三层防线压缩
• 3.5 结语
• 第四章 电压后紧急控制多代理信息系统容错技术的研究
• 4.1 引言
• 4.2 容错性基本框架
• 4.2.1 容错性目标
• 4.2.2 容错性功能
• 4.2.2.1 信息容错功能
• 4.2.2.2 信道容错功能
• 4.3 容错方法
• 4.3.1 电力系统多代理信息系统广义概念
• 4.3.2 信息群发和转发
• 4.3.3 信息容错
• 4.3.3.1 信息熵决策原理
• 4.3.3.2 信息容错流程
• 4.4 信道容错
• 4.5 算例
• 4.5.1 基本场景
• 4.5.2 信息容错示例
• 4.5.2.1 信息决策过程
• 4.5.2.2 信息容错
• 4.5.3 信道容错示例
• 4.6 结语
• 第五章 有大规模分布式系统接入的电力系统电压后紧急控制
• 5.1 引言
• 5.2 大规模分布式系统特点
• 5.3 大规模分布式系统对并网系统稳定性影响
• 5.4 协调控制机制
• 5.5 算例
• 5.6 结语
• 第六章 后紧急控制多代理信息系统UCA2.0 建模初探
• 6.1 引言
• 6.2 UCA2.0 简介
• 6.3 面向对象的UCA 信息建模技术
• 6.4 多代理系统UCA2.0 建模
• 6.4.1 STATCOM 代理信息建模示例
• 6.4.2 信息交换协议
• 6.5 结语
• 第七章 结论与展望
• 7.1 本文工作总结
• 7.2 后续工作展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 作者在攻读博士学位期间完成的学术论文