基于广域测量信息的电力系统暂态稳定预测与控制决策

论文摘要

在“西电东送、南北互供、全国联网”的格局下，电网将呈现更为复杂的动态行为，稳定破坏事故对社会和国民经济所产生的负面影响也将更为巨大。研究电力系统暂态稳定现象，发展针对暂态稳定问题的预测与控制理论和方法，具有重要的理论意义和应用价值。本文利用广域测量系统所提供的电力系统动态信息，应用计算智能技术和混杂系统理论，提出了提高广域测量信息利用效率的优化配置算法，发展了暂态稳定预测与控制决策方法。论文的主要研究内容和创新性成果如下： 1．分析了研究广域测量装置的优化配置问题的意义，总结了指导优化配置的一般性原则和主要方法。提出了一种在不完全线性可观测条件下的广域测量装置的优化配置方法。该方法针对暂态稳定问题，以系统暂态响应的信息含量为性能指标，结合聚类分析、同调分群与智能搜索技术，有效地获得最优解或次优解。山东电网的仿真结果显示：各配置地点在电气、地理上分得开，具有代表性；具有序贯配置的特点，易于在已有的配置基础上进行扩展；Tabu搜索技术的采用保证了在有限时间内获得最优或次最优解，可用于实际。 2．针对电力系统运行方式复杂、时变的特点，提出了暂态稳定预测的在线学习框架。采用具有良好性能的局部加权投影回归算法实现在线学习。基于局部感受野模型的信息处理方式是神经生物学领域中广泛存在的组织原则。在线学习场合下，基于局部模型的算法优于传统的基于全局模型的算法。局部加权投影回归是一种基于非参数回归的在线学习算法，其核心是构造局部线性模型，以各局部线性模型的加权平均逼近实际的函数关系，并且对高维输入进行有效的降维处理。 设计了基于在线学习框架的暂态稳定预测系统，该系统与EMS的在线动态安全评估模块接口，从在线仿真数据中提取反映当前运行方式的样本。暂态稳定预测系统的输入由扰动后的广域实测信息所构成，有效地反映运行方式与故障形态的特征。该系统既可以单独工作，在电力系统遭受大扰动之后，快速、准确地判断暂态稳定性，也可以与紧急控制系统结合，实现基于动态响应的紧急控制策略。山东电网的仿真结果表明，设计的暂态稳定预测系统具有良好的收敛性能，逼近精度高，稳定性判断的正确率高，对运行方式的变化有较好的

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 目的与意义
• 1.2 暂态稳定分析方法
• 1.2.1 数值积分法
• 1.2.2 直接法
• 1.3 广域测量系统
• 1.3.1 同步相量测量技术
• 1.3.2 广域测量系统的发展
• 1.3.3 在稳定监测与控制中的应用
• 1.4 机器学习技术在暂态稳定评估与控制中的应用
• 1.5 论文的主要工作
• 第二章 广域测量装置的优化配置
• 2.1 引言
• 2.2 基于线性可观测性的优化配置
• 2.2.1 电力系统的线性可观测性
• 2.2.2 几种优化配置算法的比较
• 2.3 不完全线性可观测条件下的优化配置
• 2.3.1 电力系统的动态状态估计
• 2.3.2 优化配置的原则
• 2.4 针对暂态稳定问题的优化配置方法
• 2.4.1 问题描述
• 2.4.2 动态场景聚类
• 2.4.3 同调分群
• 2.4.4 配置地点的确定
• 2.5 实例仿真
• 2.5.1 数字仿真
• 2.5.2 动态场景的聚类
• 2.5.3 配置结果
• 2.6 本章小结
• 第三章 基于在线学习算法的暂态稳定预测
• 3.1 引言
• 3.2 在线学习算法的实现
• 3.2.1 基于局部模型的在线学习算法
• 3.2.2 局部加权投影回归算法的模型
• 3.2.3 局部加权投影回归的训练算法
• 3.3 基于局部加权投影回归算法的暂态稳定预测
• 3.3.1 暂态稳定预测器
• 3.3.2 学习样本的获取与更新
• 3.4 实例仿真
• 3.4.1 离线学习模式
• 3.4.2 在线学习模式
• 3.5 本章小结
• 第四章 暂态稳定极限在线估计与预防控制决策
• 4.1 引言
• 4.2 暂态稳定极限在线估计与预防控制决策
• 4.2.1 暂态稳定极限在线估计
• 4.2.2 暂态稳定预防控制
• 4.3 径向基函数网络用于暂态稳定极限在线估计与预防控制决策
• 4.3.1 径向基函数网络的结构和训练
• 4.3.2 径向基函数网络输出的偏导信息
• 4.4 实例仿真
• 4.4.1 系统描述
• 4.4.2 暂态稳定极限估计
• 4.4.3 预防控制决策
• 4.5 本章小结
• 第五章 混杂系统理论用于暂态稳定紧急控制优化决策
• 5.1 引言
• 5.2 混杂系统理论
• 5.2.1 混杂系统理论的发展
• 5.2.2 混杂系统建模
• 5.2.3 混杂系统分析
• 5.2.4 混杂系统控制
• 5.3 暂态稳定紧急控制的混杂系统模型与优化决策
• 5.3.1 电力系统的切换系统模型
• 5.3.2 监督控制结构
• 5.3.3 基于模型预测控制的优化决策
• 5.4 降低问题规模与复杂度的策略
• 5.4.1 基于临界输电断面的失稳模式判别
• 5.4.2 临界输电断面的在线辨识
• 5.5 仿真算例
• 5.6 本章小结
• 第六章 结论
• 附录
• A1 新英格10机39节点系统数据
• 参考文献
• 致谢
• 攻读博士论文期间发表的学术论文
• 学位论文评阅及答辩情况表