全时域多目标电压安全预警及防控技术研究

上世纪以来,世界范围内发生过多起典型的电压崩溃性事故,给电力系统带来严重的后果。随着对电压稳定问题研究的深入,在电压稳定机理、判据、仿真评价方法上已经取得了很大进展,部分研究成果在实际系统中得到了应用,但因为电压崩溃性事故发生发展的过程较为复杂,失稳特征各异,并跨越不同的时间过程,到目前为止,还没有完全建立起针对不同时间过程和失稳特征的电压崩溃防控体系,因此需要针对电压稳定进行全时域过程的监测、分析,进而实现对电压崩溃的全面防御及控制。 本文在梳理电压稳定的特征和机理基础上,结合电压失稳事故发展的不同时间过程的特征,提出构建电力系统全时域多目标电压安全预警及防控系统。对涉及的核心算法和关键技术进行了深入分析和研究,提出了防御电压崩溃的综合控制措施,主要创新点如下： (1)在总结典型电压失稳事故特征基础上,结合实际系统的电压稳定全过程仿真案例,给出了电压失稳特征的总体描述方法和分类方法；结合典型电压失稳事故特征和仿真计算,分析了影响电压失稳过程发展的动态调节因素的作用,针对不同事故特征给出了机理解释。 (2)结合电压稳定的不同分类方法,在总结仿真方法的基础上给出了电压稳定仿真建模的流程和方法。针对静态、暂态及中长期电压失稳的特征,给出了静态、暂态及中长期电压稳定的评价方法,并提出了大干扰电压稳定概率性评价方法。 (3)提出了全时域多目标电压安全预警及防控系统的主要目标及功能框架,基于EMS/WAMS/安稳控制等多信息源,实现包括静态、暂态及中长期在内的多时间尺度电压稳定全过程预警及防控；对系统运行状态的电压安全性进行评估,对可能出现的危险运行状态进行校正；对电压失稳事故做出快速反应,并为调度人员及控制装置提供电压安全防控策略。 (4)在总结梳理以往关于电压稳定防控的关键算法基础上,进一步提出了基于线性模拟的改进连续潮流算法和考虑发电机组励磁电流限制的精确计算方法以及全过程递进的电压稳定故障排序方法；把基于时域仿真的戴维南等值参数跟踪计算方法应用于暂态及中长期电压稳定的失稳判别； (5)提出了低压减载配置的原则和流程；提出了基于PV曲线的低压切负荷预测性控制策略；提出基于DSA(在线动态安全分析)在线确定预防电压崩溃的集中切负荷措施。 本论文提出基于EMS、WAMS多信息源,综合利用电力系统的静态、暂态和中长期电压稳定的预警分析结果,构建集电力系统电压稳定监测、安全评估、预警分析、安全防御及协调控制等功能于一体的全时域多目标电压安全预警及防控系统。本系统既有重要的理论意义,又有实际的工程应用价值。