談電網(wǎng)穩(wěn)定分析廣域測量系統(tǒng)應用

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

【關鍵詞】廣域測量系統(tǒng)；相量測量單元

引言

當今社會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)定運行提出了更高的要求。隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的迅速擴大，電網(wǎng)的穩(wěn)定運行面臨著更多的風險，失穩(wěn)問題更加突出。如果能同步采集大電網(wǎng)不同節(jié)點的相應數(shù)據(jù)并進行安全評估和分析，進而采取相應的措施，對保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行有著重要意義。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）或者北斗導航系統(tǒng)的時鐘信號為統(tǒng)一時間坐標，具有范圍廣、速度快、精度高、信息量大、時鐘同步的特點，將電力系統(tǒng)的監(jiān)測水平提高到實時動態(tài)水平[1]，為電網(wǎng)穩(wěn)定分析提供了有力的技術支撐。

1廣域測量系統(tǒng)的應用

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)點的相關數(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)一的時間坐標并利用各種現(xiàn)代的先進通信手段進行數(shù)據(jù)的傳輸整合，克服了空間上和時間上的各種差異，為全網(wǎng)同一時間節(jié)點的狀態(tài)對比分析提供了技術手段，可以實現(xiàn)在時間-空間-幅值三維坐標下同時觀察電力系統(tǒng)全局的機電動態(tài)過程全貌[2]，為電網(wǎng)穩(wěn)定分析提供了強有力的技術支持。

1.1電壓穩(wěn)定分析

對電壓數(shù)據(jù)進行監(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。利用WAMS的量測數(shù)據(jù)，文獻[3]提出一種改進的戴維南等值模型，對改進模型的量測方程、可解條件、求解方法和誤差分析等方面進行研究，以負荷裕度為電壓穩(wěn)定性指標；文獻[4]采用最小二乘法擬合出電壓、電流相量隨負荷增長的變化趨勢，利用電壓穩(wěn)定復合判據(jù)來評估電壓穩(wěn)定性；文獻[5]根據(jù)系統(tǒng)在重負荷情況下網(wǎng)損增長率特性確定電壓的穩(wěn)定裕度評估指標并利用PMU提供的節(jié)點相量快速實現(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)定運行的一個重要標志，快速精確地預測分析系統(tǒng)擾動后的頻率及其變化趨勢具有重要的意義。文獻[6]利用擾動后瞬間的廣域量測數(shù)據(jù)計算雅可比矩陣，預測出系統(tǒng)在擾動后的穩(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荷量。文獻[7]利用廣域測量系統(tǒng)獲取電網(wǎng)受到擾動之后的實測數(shù)據(jù)并進行預處理和特征篩選，輸入到已離線訓練好的SVM模型中，依次進行直流互聯(lián)異步電網(wǎng)擾動后的頻率穩(wěn)定控制方案制定。文獻[8]通過對復雜多分區(qū)電網(wǎng)發(fā)生功率缺額擾動的動態(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模型，進而設計實現(xiàn)了自適應低頻保護與控制方案。

1.3暫態(tài)穩(wěn)定分析

暫態(tài)穩(wěn)定是電力系統(tǒng)穩(wěn)定的另一個重要方面。文獻[9]將廣域測量系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定在線預測結(jié)果和本地保護裝置的信號作為穩(wěn)定判據(jù)，將故障時間作為功角不穩(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[10]基于計算奇異擾動理論，結(jié)合電力系統(tǒng)多時間尺度特征，動態(tài)地將系統(tǒng)方程降階，將WAMS和數(shù)字仿真相結(jié)合進行快速暫態(tài)仿真。文獻[11]從少量關鍵布點PMU提供的信息中捕捉故障后最超前和最滯后的機組對，通過擬合其相對功角特性曲線并應用等面積準則進行暫態(tài)穩(wěn)定類型的快速判別和穩(wěn)定性指標的快速計算。文獻[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)定性預測與緊急控制系統(tǒng)時應具備的基本條件?？焖贉蚀_地進行擾動識別、定位和受擾軌跡預測，對于暫態(tài)穩(wěn)定分析和仿真有著積極意義。文獻[13]選取擾動后的PMU實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擾動分量，通過實測和預設事件達到兩者之間的快速匹配，實現(xiàn)對擾動類型和位置的快速識別。文獻[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)生的大擾動和常規(guī)操作類型進行統(tǒng)一識別。文獻[15]進行電壓可觀性分析以確定保留節(jié)點，并在邊界節(jié)點引入等效元件進行辨識，以PMU量測值為初值，將降階系統(tǒng)與各動態(tài)有源元件相結(jié)合，實現(xiàn)系統(tǒng)的受擾軌跡預測。

2結(jié)語

由上所述可以看到廣域測量系統(tǒng)由于其不受空間時間限制的特點而得到了深入的研究和廣泛的應用。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。筆者認為在現(xiàn)有的廣域測量系統(tǒng)應用研究的基礎之上，可以在以下幾個方面進行更加深入的研究：（1）將互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)技術更好地應用于廣域測量系統(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和配置，在節(jié)約成本的同時又能發(fā)揮出最大的作用；（3）將廣域測量技術應用于電網(wǎng)運行可視化技術之中；（4）加強廣域測量系統(tǒng)在電網(wǎng)調(diào)控運行業(yè)務中的實際應用，為電網(wǎng)智能調(diào)控提供強有力的技術支持；（5）加強廣域測量系統(tǒng)在電網(wǎng)故障診斷、設備狀態(tài)估計等領域的應用研究；（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