談電網(wǎng)穩(wěn)定分析廣域測量系統(tǒng)應(yīng)用

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【摘要】近年來，隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，電網(wǎng)的全局穩(wěn)定問題日益突出。廣域測量系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)監(jiān)視，可以廣泛應(yīng)用于電網(wǎng)穩(wěn)定分析之中。本文將重點(diǎn)討論廣域測量系統(tǒng)在電網(wǎng)穩(wěn)定分析之中的應(yīng)用情況，最后指出了需要進(jìn)行深入研究的領(lǐng)域。

【關(guān)鍵詞】廣域測量系統(tǒng)；相量測量單元

引言

當(dāng)今社會(huì)對電力資源的需求日益增長且依賴度不斷提升，這對電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行提出了更高的要求。隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的迅速擴(kuò)大，電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行面臨著更多的風(fēng)險(xiǎn)，失穩(wěn)問題更加突出。如果能同步采集大電網(wǎng)不同節(jié)點(diǎn)的相應(yīng)數(shù)據(jù)并進(jìn)行安全評估和分析，進(jìn)而采取相應(yīng)的措施，對保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行有著重要意義。基于遍布電力系統(tǒng)的相量測量單元（PhasorMeasurementUnit，PMU）和現(xiàn)代通信技術(shù)的廣域測量系統(tǒng)（WideAreaMeasurementSystem，WAMS）以全球定位系統(tǒng)（GlobalPositioningSystem，GPS）或者北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的時(shí)鐘信號為統(tǒng)一時(shí)間坐標(biāo)，具有范圍廣、速度快、精度高、信息量大、時(shí)鐘同步的特點(diǎn)，將電力系統(tǒng)的監(jiān)測水平提高到實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)水平[1]，為電網(wǎng)穩(wěn)定分析提供了有力的技術(shù)支撐。

1廣域測量系統(tǒng)的應(yīng)用

廣域測量系統(tǒng)利用遍布全網(wǎng)各處的相量測量單元獲取各處節(jié)點(diǎn)的相關(guān)數(shù)據(jù)，利用GPS系統(tǒng)或者北斗系統(tǒng)為所有數(shù)據(jù)固定統(tǒng)一的時(shí)間坐標(biāo)并利用各種現(xiàn)代的先進(jìn)通信手段進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸整合，克服了空間上和時(shí)間上的各種差異，為全網(wǎng)同一時(shí)間節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)對比分析提供了技術(shù)手段，可以實(shí)現(xiàn)在時(shí)間-空間-幅值三維坐標(biāo)下同時(shí)觀察電力系統(tǒng)全局的機(jī)電動(dòng)態(tài)過程全貌[2]，為電網(wǎng)穩(wěn)定分析提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。

1.1電壓穩(wěn)定分析

對電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測和分析，避免電壓失穩(wěn)的出現(xiàn)，是構(gòu)建安全可靠電網(wǎng)的基礎(chǔ)。利用WAMS的量測數(shù)據(jù)，文獻(xiàn)[3]提出一種改進(jìn)的戴維南等值模型，對改進(jìn)模型的量測方程、可解條件、求解方法和誤差分析等方面進(jìn)行研究，以負(fù)荷裕度為電壓穩(wěn)定性指標(biāo)；文獻(xiàn)[4]采用最小二乘法擬合出電壓、電流相量隨負(fù)荷增長的變化趨勢，利用電壓穩(wěn)定復(fù)合判據(jù)來評估電壓穩(wěn)定性；文獻(xiàn)[5]根據(jù)系統(tǒng)在重負(fù)荷情況下網(wǎng)損增長率特性確定電壓的穩(wěn)定裕度評估指標(biāo)并利用PMU提供的節(jié)點(diǎn)相量快速實(shí)現(xiàn)在線評估。

1.2頻率穩(wěn)定分析

頻率穩(wěn)定是電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的一個(gè)重要標(biāo)志，快速精確地預(yù)測分析系統(tǒng)擾動(dòng)后的頻率及其變化趨勢具有重要的意義。文獻(xiàn)[6]利用擾動(dòng)后瞬間的廣域量測數(shù)據(jù)計(jì)算雅可比矩陣，預(yù)測出系統(tǒng)在擾動(dòng)后的穩(wěn)態(tài)頻率以及保證系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)頻率為整定值的切負(fù)荷量。文獻(xiàn)[7]利用廣域測量系統(tǒng)獲取電網(wǎng)受到擾動(dòng)之后的實(shí)測數(shù)據(jù)并進(jìn)行預(yù)處理和特征篩選，輸入到已離線訓(xùn)練好的SVM模型中，依次進(jìn)行直流互聯(lián)異步電網(wǎng)擾動(dòng)后的頻率穩(wěn)定控制方案制定。文獻(xiàn)[8]通過對復(fù)雜多分區(qū)電網(wǎng)發(fā)生功率缺額擾動(dòng)的動(dòng)態(tài)頻率特性的深入分析，建立基于廣域局部量測信息的功率缺額估計(jì)模型，進(jìn)而設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了自適應(yīng)低頻保護(hù)與控制方案。

1.3暫態(tài)穩(wěn)定分析

暫態(tài)穩(wěn)定是電力系統(tǒng)穩(wěn)定的另一個(gè)重要方面。文獻(xiàn)[9]將廣域測量系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定在線預(yù)測結(jié)果和本地保護(hù)裝置的信號作為穩(wěn)定判據(jù)，將故障時(shí)間作為功角不穩(wěn)定量化的依據(jù)，回避了根據(jù)功角軌跡評估故障后系統(tǒng)穩(wěn)定裕度的難題。文獻(xiàn)[10]基于計(jì)算奇異擾動(dòng)理論，結(jié)合電力系統(tǒng)多時(shí)間尺度特征，動(dòng)態(tài)地將系統(tǒng)方程降階，將WAMS和數(shù)字仿真相結(jié)合進(jìn)行快速暫態(tài)仿真。文獻(xiàn)[11]從少量關(guān)鍵布點(diǎn)PMU提供的信息中捕捉故障后最超前和最滯后的機(jī)組對，通過擬合其相對功角特性曲線并應(yīng)用等面積準(zhǔn)則進(jìn)行暫態(tài)穩(wěn)定類型的快速判別和穩(wěn)定性指標(biāo)的快速計(jì)算。文獻(xiàn)[12]分析了WAMS用于構(gòu)建全局協(xié)調(diào)的電力系統(tǒng)暫態(tài)不穩(wěn)定性預(yù)測與緊急控制系統(tǒng)時(shí)應(yīng)具備的基本條件?？焖贉?zhǔn)確地進(jìn)行擾動(dòng)識別、定位和受擾軌跡預(yù)測，對于暫態(tài)穩(wěn)定分析和仿真有著積極意義。文獻(xiàn)[13]選取擾動(dòng)后的PMU實(shí)測正序支路電流相量作為特征提取量，利用疊加原理求取支路電流的估計(jì)擾動(dòng)分量，通過實(shí)測和預(yù)設(shè)事件達(dá)到兩者之間的快速匹配，實(shí)現(xiàn)對擾動(dòng)類型和位置的快速識別。文獻(xiàn)[14]以具有特定變化規(guī)律的電氣量作為模式特征，基于WAMS量測數(shù)據(jù)，采用模式識別對電網(wǎng)中發(fā)生的大擾動(dòng)和常規(guī)操作類型進(jìn)行統(tǒng)一識別。文獻(xiàn)[15]進(jìn)行電壓可觀性分析以確定保留節(jié)點(diǎn)，并在邊界節(jié)點(diǎn)引入等效元件進(jìn)行辨識，以PMU量測值為初值，將降階系統(tǒng)與各動(dòng)態(tài)有源元件相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的受擾軌跡預(yù)測。

2結(jié)語

由上所述可以看到廣域測量系統(tǒng)由于其不受空間時(shí)間限制的特點(diǎn)而得到了深入的研究和廣泛的應(yīng)用。在智能電網(wǎng)已成為未來電網(wǎng)發(fā)展趨勢的背景之下，廣域測量系統(tǒng)必將發(fā)揮更大的作用。筆者認(rèn)為在現(xiàn)有的廣域測量系統(tǒng)應(yīng)用研究的基礎(chǔ)之上，可以在以下幾個(gè)方面進(jìn)行更加深入的研究：（1）將互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)技術(shù)更好地應(yīng)用于廣域測量系統(tǒng)；（2）如何更加優(yōu)化廣域測量系統(tǒng)中相量測量單元的布點(diǎn)和配置，在節(jié)約成本的同時(shí)又能發(fā)揮出最大的作用；（3）將廣域測量技術(shù)應(yīng)用于電網(wǎng)運(yùn)行可視化技術(shù)之中；（4）加強(qiáng)廣域測量系統(tǒng)在電網(wǎng)調(diào)控運(yùn)行業(yè)務(wù)中的實(shí)際應(yīng)用，為電網(wǎng)智能調(diào)控提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持；（5）加強(qiáng)廣域測量系統(tǒng)在電網(wǎng)故障診斷、設(shè)備狀態(tài)估計(jì)等領(lǐng)域的應(yīng)用研究；（6）在大區(qū)電網(wǎng)交直流互聯(lián)的背景下更好地發(fā)揮廣域測量系統(tǒng)的作用。

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作者：荊睿 單位：國網(wǎng)四川省電力公司天府新區(qū)供電公司