基于WAMS的电力系统动态监测及分析研究

论文摘要

广域测量系统(WAMS)在电力系统的应用取得很大进展，与此同时，在理论及应用上也存在着一些需要迫切解决的问题。结合在广域测量系统领域的具体研发工作，论文对WAMS在电力系统监测及分析领域的应用进行研究，主要内容和成果如下： 1．对WAMS系统测量技术进行了系统的研究和总结。 在对WAMS系统同步时间坐标系、相量测量算法、信号测量方法、系统结构、主站数据处理、主站间互联以及WAMS功能定位等内容系统研究、总结的基础上，进一步提出以下概念及方法： (1) 冗余配置的WAMS时间同步信号系统，提高WAMS同步测量电力系统的可靠性。 (2) 互联电网WAMS系统的分级分区信息交换方法，以及调度中心WAMS系统和其它系统的互联结构。 (3) WAMS系统主站数据处理流程、数据误差分析及修正方法，为WAMS主站数据处理及应用提供了科学的方法。 (4) 电力系统静态观测、动态观测、暂态观测的概念，揭示WAMS系统和电力系统机电暂态过程监测的关系，明确WAMS系统在调度自动化系统中的功能定位。 2．提出基于WAMS的电力系统动态监测原理。 通过对WAMS监测电力系统的本质及目标研究，阐述PMU布点的指导原则；并在PMU布点及状态测量方面，提出如下方法： (1) 基于WAMS，通过直接测量与间接计算相结合来观测电力系统的方法，其中包括：基于WAMS的可观测节点、可观测点集合、WAMS观测矩阵等概念，以及计算WAMS可观测点的规则； (2) 结合图论的最小支配集算法，提出并验证基于最小支配集的PMU布点算法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 WAMS系统的目的和意义
• 1.1.1 问题的提出
• 1.1.2 有关监控系统及技术评价
• 1.2 WAMS系统发展现状
• 1.2.1 测量系统的研究现状
• 1.2.2 待解决的问题
• 1.3 基于WAMS的电力系统动态监测研究现状
• 1.3.1 PMU布点研究情况
• 1.3.2 基于WAMS的状态估计研究情况
• 1.4 基于WAMS的高级应用功能研究现状
• 1.4.1 基于WAMS的系统辨识研究现状
• 1.4.2 基于WAMS的暂态稳定性分析研究现状
• 1.4.3 基于WAMS的稳定控制研究现状
• 1.5 本文主要工作和研究成果
• 第2章 WAMS系统及其测量原理研究
• 2.1 引言
• 2.2 WAMS系统框架及关键技术
• 2.2.1 WAMS的时间坐标系
• 2.2.2 基于统一时间坐标系的全网状态测量
• 2.2.3 WAMS结构和功能
• 2.3 WAMS系统测量数据概述
• 2.3.1 WAMS数据处理任务
• 2.3.2 WAMS测量信号
• 2.3.3 测量数据处理流程
• 2.4 WAMS测量数据处理方法
• 2.4.1 测量误差分类
• 2.4.2 预处理流程
• 2.4.3 物理量纲复原
• 2.4.4 合理性检验
• 2.4.5 状态量误差修正
• 2.4.6 时间同步误差修正
• 2.5 WAMS测量数据性能分析
• 2.5.1 WAMS的特点
• 2.5.2 WAMS和其它测量系统的关系
• 2.6 本章小结
• 第3章 基于WAMS的电力系统动态监测原理研究
• 3.1 引言
• 3.2 基于WAMS的电力系统动态监测原理
• 3.3 PMU布点原则
• 3.4 PMU布点的理论及算法
• 3.4.1 WAMS的观测方法
• 3.4.2 基于最小支配集理论的PMU布点算法
• 3.4.3 基于发电机同调性分析的PMU布点方法
• 3.5 算例分析
• 3.5.1 电网暂态稳定同调性分析
• 3.5.2 电网模态同调性分析
• 3.5.3 电网稳定特性分析
• 3.5.4 基于最小支配集算法的布点
• 3.5.5 PMU的布点方案
• 3.6 本章小结
• 第4章 基于WAMS的状态估计
• 4.1 引言
• 4.2 状态估计的方法
• 4.3 状态量合理性检验
• 4.4 基于WAMS的静态状态估计
• 4.4.1 WAMS数据同步时的状态估计
• 4.4.2 WAMS数据不同步时的状态估计
• 4.5 基于WAMS的递推状态估计
• 4.6 WAMS和SCADA的混合状态估计
• 4.6.1 SCADA和PMU数据融合
• 4.6.2 静态过程混合状态估计方法
• 4.6.3 动态过程混合状态估计方法
• 4.7 数值试验结果
• 4.7.1 基于WAMS的状态估计数值试验
• 4.7.2 混合状态估计数值试验
• 4.8 本章小结
• 第5章 基于WAMS的系统辨识技术
• 5.1 引言
• 5.2 基于WAMS的系统辨识原理
• 5.2.1 参数辨识算法
• 5.2.2 系统结构辨识算法
• 5.2.3 基于WAMS的系统辨识步骤
• 5.3 静态数学模型的辨识
• 5.3.1 输电线路参数辨识
• 5.3.2 变压器参数辨识
• 5.4 具有动态特性的数学模型辨识技术
• 5.4.1 发电机参数的辨识
• 5.4.2 负荷模型辨识
• 5.4.3 控制系统传递函数辨识
• 5.5 数值仿真试验
• 5.5.1 线路模型的辨识
• 5.5.2 负荷模型试验
• 5.5.3 控制系统传递函数辨识
• 5.6 本章小结
• 第6章 基于WAMS的暂态稳定预测方法
• 6.1 引言
• 6.2 基于WAMS的暂态稳定计算原理
• 6.2.1 基于WAMS的暂态稳定计算关键技术
• 6.2.2 暂态稳定时域仿真流程
• 6.3 基于简化模型的暂态稳定计算程序
• 6.3.1 程序概况
• 6.3.2 初值的计算
• 6.3.3 用改进欧拉法求解微分方程
• 6.3.4 求解网络方程
• 6.3.5 系统模型的同调性等值
• 6.4 基于详细模型的暂态稳定计算
• 6.4.1 程序概况
• 6.4.2 初始值的计算
• 6.4.3 用隐式积分法计算微分方程
• 6.5 数字仿真试验
• 6.6 本章小结
• 第7章 结论及展望
• 附录
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表的学术论文
• 攻读博士学位期间完成的主要工作
• 致谢