大型互联电网在线预决策系统中的若干问题的研究

论文摘要

长期以来,电网的安全稳定评估采取离线分析的方式,即根据预想的工况进行电网动态安全评估,包括暂态功角稳定性、暂态电压安全性,以及暂态频率安全性,系统极限和稳定控制措施存放在离线计算表中。在线运行时,调度员根据电网当前的运行工况,在离线计算表中选择与离线研究工况匹配的计算极限作为当前系统的运行极限。然而,电力系统运行方式的多样性决定了实际运行工况难以与离线分析的方式匹配。电力市场环境下,电网运行方式更是变化多端。由于组合爆炸的原因,离线分析不可能考虑比N-2更复杂的扰动场景,而在世界范围内由偶然故障导致多重开断继而演化为损失惨重的大面积停电事故,并不罕见。因此,在线动态安全评估对于电网安全稳定运行是十分必要的。理想情况下,在线动态安全评估系统能够针对电网当前运行的实时工况,快速评估电网在实时故障下的安全稳定性。当系统不安全时,及时搜索稳定控制策略,保证调度员有足够的时间进行控制决策。近年来,虽然计算机以及复杂大系统建模和仿真技术取得了长足的进步,但求取系统的安全稳定域、基于灵敏度技术的控制决策、外网合理等值,以及实时稳定计算等问题仍极富挑战性。本文根据“在线预决策,实时匹配”的稳定控制框架,阐述了电网互联后在线暂态安全分析与控制的重要性,强调指出互联电网的在线暂态安全分析与控制不仅要考虑功角稳定性,而且要计及电压和频率的安全稳定性,预防控制和紧急控制也应该在协调的框架下研究。探讨了互联电网暂态安全预防控制和紧急控制在线预决策系统中如何处理多个EMS和多个安全稳定控制系统发来的电网运行状态数据,论述了在线预决策系统与调度中心其它系统的联系。利用工作站机群实现了互联电网安全稳定预防控制和紧急控制一体化在线预决策系统的分布式计算框架。同调性是电力系统动态等值的理论依据。只有当每个被等值的子系统的内部严格地同调时,原系统的动态特征才能被保全在等值系统中。本文从同调群的定义和要点、同调群的识别、等值模型及参数的确定等方面评述动态等值的研究和应用现状。指出动态等值的原则应符合物理本质:机组的同调性不但受系统拓扑及所有参数的影响,并且密切依赖于扰动场景。强调只有直接从完整的受扰轨迹中挖掘深层信息,才能可靠识别非自治非线性系统中的同调群。指出轨迹的主导模式反映了系统动态行为的内在机理,在同调等值问题上有很好的应用前景。本文从电力系统的同调性出发,研究优化相量测量单元（PMU）的布点,以最少数量的PMU反映系统在各种扰动下的主要动态行为。该方法利用扩展等面积准则（EEAC）稳定性理论中的主导模式概念,识别所有可能出现的暂态功角失稳模式,并据此将所有的发电机结点划分为不同的同调群。在每个群中选择一台发电机安装PMU,以捕捉关键的功角动态信息。同时,利用暂态电压稳定和暂态电压跌落可接受性的概念,识别所有可能出现暂态电压问题的相邻母线的子集。在每个子集中选择一条母线安装PMU,以捕捉关键的电压动态信息。根据该最小PMU集提供的动态信息,不但可以正确地定性判断系统的同步稳定性和电压稳定性,并可通过数据挖掘方法评估其稳定裕度。结合华东电网验证了该方法的有效性。

论文目录

摘要

ABSTRACT

第一章绪论

1.1 课题背景和意义

1.1.1 现代电网安全稳定性的特点

1.1.2 对稳定分析和控制提出的新要求

1.2 OPS的体系结构

1.2.1 基本原则

1.2.2 分层分区的配置方案

1.2.3 OPS子系统的构成

1.2.4 分布式并行计算管理平台

1.2.5 OPS与其它系统的接口

1.3 OPS的数据汇集和数据整合

1.3.1 可能的数据源

1.3.2 实测轨迹和仿真轨迹

1.3.3 统一时标下的多数据源的汇集

1.3.4 与EMS和安控系统的数据接口

1.3.5 外网信息量不足的数据整合方法

1.4 OPS紧急控制策略的在线制定

1.4.1 问题的数学描述

1.4.2 暂态安全稳定裕度

1.4.3 安全稳定模式的充分激发

1.4.4 紧急控制策略的自动寻优

1.5 OPS主要应用功能

1.5.1 实时预警

1.5.2 辅助决策

1.5.3 协调防御

1.6 本文的主要工作

参考文献

第二章基于系统同调性的动态等值

2.1 概述

2.2 同调性及其量化

2.2.1 外部待等值子系统的划分

2.2.2 理想的同调群

2.2.3 实际应用中的同调群

2.2.4 同调性的量化

2.2.5 影响同调性的因素

2.3 同调群的识别

2.3.1 依据的信息源

2.3.2 基于特征量的分类法

2.3.3 基于线性化系统矩阵的解析法

2.3.4 基于各机受扰轨迹的数据挖掘法

2.4 基于受扰轨迹主导群的观点来划分同调群

2.5 同调发电机的聚合和网络简化

2.5.1 同调聚合法

2.5.2 模态压缩法

2.5.3 系统识别法

2.6 等值的适用范围和评估准则

2.6.1 等值的适用范围

2.6.2 评估准则

2.7 小结

参考文献

第三章基于系统同调性的PMU最优布点

3.1 概述

3.2 根据系统的同调特性配置PMU

3.2.1 对PMU布点算法的要求

3.2.2 同调性及同调识别

3.2.3 机群的同调性对PMU布点的影响

3.2.4 母线电压的同调性对PMU布点的影响

3.3 PMU的保稳布点

3.3.1 保证可观察到危险的暂态功角行为

3.3.2 保证可观察到不安全的电压动态行为

3.3.3 动态模式的充分激发

3.3.4 布点效果的校核

3.4 关于布点优化的进一步考虑

3.4.1 优化结果的形式

3.4.2 故障风险和概率

3.5 小结

参考文献

第四章华东电网的同调性及PMU布点

4.1 概述

4.2 PMU布点的原则

4.3 华东电网潮流方式分析

4.4 华东电网的同调性

4.4.1 发电厂PMU布点和主导模式的关系

4.4.2 变电站PMU布点和暂态电压安全裕度的关系

4.4.3 发电厂PMU布点和变电站PMU布点的协调

4.5 华东电网PMU布点

4.5.1 华东电网PMU布点现状

4.5.2 PMU布点计算方案

4.5.3 2004年PMU布点方案

4.5.4 2005年PMU布点方案

4.5.5 华东电网PMU布点结果校核

4.5.6 关于所建议方案的讨论

4.6 PMU布点实施的可行性

4.7 小结

参考文献

第五章 OPS在线数据的汇集和整合

5.1 概述

5.2 OPS获取的在线数据

5.2.1 反映电网运行状态的稳态数据

5.2.2 反映电网元件参数的稳定数据

5.2.3 稳定扫描的预想故障集

5.2.4 控制措施的种类、代价及搜索空间

5.3 数据接口的通信方式

5.3.1 与调度自动化系统（SCADA／EMS）之间的数据接口

5.3.2 与稳定控制装置之间的数据接口

5.3.3 与WAMS主站之间的数据接口

5.3.4 与外网EMS之间的数据接口

5.4 电网运行状态数据生成

5.4.1 研究电网EMS数据与安控装置数据匹配

5.4.2 外部电网EMS数据与研究电网EMS数据相接

5.4.3 外部电网典型方式与研究电网EMS数据相接

5.4.4 外部电网关键点数据和典型方式、研究电网EMS数据相接

5.5 小结

参考文献

第六章分布式并行计算管理平台

6.1 概述

6.2 分布式并行计算管理框架

6.2.1 在线安全稳定计算的特点

6.2.2 分布式并行计算的体系结构要求

6.2.3 基于算例分解的分布式体系结构

6.3 分布式并行计算的管理功能

6.4 基于算例的优化调度

6.4.1 假设条件

6.4.2 算例的执行时间的确定

6.4.3 任务调度单位的确定

6.4.4 调度算法

6.4.5 算法性能的评价

6.5 小结

参考文献

第七章全文总结

附录 OPS在线预决策系统工程应用实例

附图

攻读博士学位期间发表的论文

攻读博士学位期间参与的科研和工程项目

致谢

大型互联电网在线预决策系统中的若干问题的研究

论文摘要

论文目录

相关论文文献

猜你喜欢