电力系统概率暂态稳定性分析与控制方法研究

随着我国跨大区域联网的逐渐形成和电力体制改革的深化进行，电力系统的安全性变得越来越重要。电力系统从本质上讲是一个具有随机特性的大系统，在对系统安全性评估时，合理考虑各种不确定因素的影响并进一步提高系统运行的经济性，具有深刻的理论和现实意义。 根据电力系统归一化发电机转子运动方程和归一化暂态能量函数(Normalized Transient Energy Function，NEF)的概念，研究了故障后系统最小归一化动能随故障切除时间变化的关系特性，并在此基础上提出了用于暂态稳定性裕度评估的能量平移法。能量平移法的优势在于暂态稳定分析中不需要鉴别临界发电机群。基于能量平移及故障后系统NEF的守恒性，提出了计算故障后系统吸收归一化动能能力的新方法。利用NEF的理论和方法研发了电力系统运行方式计算自动化软件，软件已用于我国天津电网、河南电网、河北电网及香港CLP电力公司的安全运行方式计算中，提高了电网安全分析的精度和可靠性。 通过对故障切除时间统计特性和不同故障类型严重程度的分析，提出了基于NEF混合算法的概率暂态稳定性分析策略，弥补了传统确定性暂态稳定分析方法的不足。该分析策略只需要对系统中一小部分比较严重的故障进行暂态稳定性计算，因此能够极大地提高概率暂态稳定分析的效率、减轻了计算负担。 基于风险的安全评估(Risk-Based Security Assessment，RBSA)理论，提出了暂态稳定约束下收益最佳的TTC(Total Transfer Capability)分析方法。该方法不但考虑了不同故障暂态失稳的概率和损失，而且避免了运行人员依靠经验指定风险门槛值的问题，有利于系统在运行的经济性和安全性之间达到合理的平衡。 考虑到故障切除时间和故障地点发生的随机性，提出了基于机会约束规划(Chance-Constrained programming，CCP)理论的动态安全评估(Dynamic Security Assessment，DSA)随机模型。对给定的置信水平，模型中概率暂态稳定约束被转化为最小临界切除时间代数约束，结合泛函最优控制原理实现了非线性系统的状态转移。同时应用风险决策中的期望值准则，对不同置信水平下系统运行的收益和损失进行综合评估，最终实现系统最佳暂态稳定控制。