基于SGEAC法的暫態(tài)穩(wěn)定分析.pdf

1、暫態(tài)穩(wěn)定分析與控制一直是電力系統(tǒng)運(yùn)行中最為嚴(yán)峻的問題之一。盡管在這方面已經(jīng)進(jìn)行了較為深入的研究,并且取得了豐碩的研究成果,但是分析方法大都或多或少建立在各自的假設(shè)下,當(dāng)實(shí)際情況與這些假設(shè)不符時(shí),可能造成非常大的分析誤差或完全不同的結(jié)果。
　　 本文從暫態(tài)穩(wěn)定分析與控制工程應(yīng)用實(shí)際的需要出發(fā),在建立暫態(tài)穩(wěn)定分析模型時(shí)沒有引入任何近似與假設(shè)的情況下,圍繞暫態(tài)穩(wěn)定分析與控制的的準(zhǔn)確性與快速性、適應(yīng)性方面展開研究工作,并將穩(wěn)定性理論應(yīng)用

2、到WAMS系統(tǒng)與電力市場(chǎng)分析中。
　　 暫態(tài)穩(wěn)定分析與控制的難點(diǎn)是必須做到快速性與準(zhǔn)確性的統(tǒng)一。穩(wěn)定分析的快速性是指能滿足系統(tǒng)實(shí)時(shí)控制的需要,準(zhǔn)確性是指付諸實(shí)施的控制措施應(yīng)該滿足經(jīng)濟(jì)性與可靠性的需要。二者必須高度統(tǒng)一。
　　 為了做到快速性與準(zhǔn)確性,本文以單機(jī)等面積定則原理(SGEAC)思想,將數(shù)值計(jì)算技術(shù)的普適性和解釋方法的定量性結(jié)合起來,首先提出了一種具有隱式積分效果的顯式積分方法,該方法以歐拉法為啟動(dòng)方式,通過對(duì)發(fā)

3、電機(jī)節(jié)點(diǎn)或負(fù)荷節(jié)點(diǎn)進(jìn)行處理,使雅可比矩陣定常,并將狀態(tài)量或代數(shù)量收斂為每一步的積分終止判據(jù),該方法結(jié)合了顯式積分法與隱式積分法的特點(diǎn),將迭代網(wǎng)絡(luò)求解方法與本文提出的顯式迭代方法結(jié)合起來,因此該方法具有顯式積分法的速度,但其精度和數(shù)值穩(wěn)定性與隱式積分法相同。實(shí)際大規(guī)模系統(tǒng)仿真表明,本文方法顯著地改善了隱式積分法的速度,在程序設(shè)計(jì)上具有很好的可擴(kuò)展性與靈活性。
　　 其次本文以SGEAC思想為理論基石,定義了基于動(dòng)態(tài)單等值機(jī)群的全局

4、暫態(tài)穩(wěn)定裕度。對(duì)基于動(dòng)態(tài)單等值機(jī)群的穩(wěn)定裕度與基于動(dòng)態(tài)二等值機(jī)群(OMIB)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定裕度進(jìn)行了比較研究。理論與實(shí)例分析證明了基于SGEAC思想的動(dòng)態(tài)單機(jī)群穩(wěn)定裕度與基于動(dòng)態(tài)二機(jī)群相對(duì)運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定裕度完全一致。與其它如EEAC、SIME等方法相比,SGEAC法可以考慮詳盡的系統(tǒng)元件穩(wěn)態(tài)與暫態(tài)模型,即具有時(shí)域仿真方法對(duì)元件模型的適應(yīng)性;同時(shí),本文方法不必進(jìn)行失穩(wěn)模式的判別,從而避免了因失穩(wěn)模式的誤判帶來錯(cuò)誤結(jié)果。因此,本文暫態(tài)穩(wěn)定分析模

5、型沒有引入任何的近似與假設(shè),從而確保了算法的準(zhǔn)確性。
　　 本文在保證算法模型的準(zhǔn)確性的情況下,提出了功角曲線快速擬合的思想,進(jìn)一步提高了暫態(tài)穩(wěn)定分析的速度。通過理論分析,在COI坐標(biāo)系下,單機(jī)等值機(jī)群的電磁功率可表示為功角多項(xiàng)式函數(shù)。根據(jù)單機(jī)等面積穩(wěn)定判據(jù)原理,把發(fā)電機(jī)功角曲線展開成自變量為功角的高階泰勒級(jí)數(shù),采用時(shí)域仿真的辦法對(duì)受擾系統(tǒng)進(jìn)行短時(shí)間的仿真,根據(jù)少量仿真結(jié)果對(duì)機(jī)組電磁功率與轉(zhuǎn)子相對(duì)功角曲線進(jìn)行擬合。用得到的功角曲

6、線預(yù)測(cè)機(jī)組的最大減速面積與加速面積,從而可以計(jì)算出系統(tǒng)的單擺和多擺的穩(wěn)定裕度與不穩(wěn)定裕度。該方法既具有時(shí)域仿真方法的精確性與良好的適應(yīng)性,同時(shí)可得出基于加速面積與減速面積的能量型穩(wěn)定裕度。在此研究基礎(chǔ)上,本文提出一種基于WAMS過程數(shù)據(jù)的快速暫態(tài)穩(wěn)定預(yù)測(cè)評(píng)估方法,該方法利用發(fā)電機(jī)本地過程測(cè)量信息,采用滾動(dòng)擬合預(yù)測(cè)方法,就能快速預(yù)測(cè)出系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度、臨界機(jī)組及控制裝置執(zhí)行的時(shí)間裕度,通過對(duì)不同失步模式的實(shí)例驗(yàn)分析驗(yàn)證了所提方法的有效性,該

7、方法在在線暫態(tài)穩(wěn)定分析中應(yīng)有廣闊的應(yīng)用前景。
　　 除了判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性外,另一個(gè)重要問題是假如系統(tǒng)將失去穩(wěn)定,該如何施加適當(dāng)?shù)目刂屏恳员苊庀到y(tǒng)失穩(wěn)或?qū)崿F(xiàn)預(yù)定目標(biāo),這是本文研究的另一重要內(nèi)容。它涉及電力系統(tǒng)穩(wěn)定量化分析和穩(wěn)定量化指標(biāo)對(duì)控制變量的影響,即使在離線環(huán)境下這也是一個(gè)難點(diǎn),實(shí)時(shí)環(huán)境下要求快速給出適當(dāng)?shù)目刂屏繉⒏永щy。文章的最后在電力市場(chǎng)環(huán)境下的考慮暫態(tài)穩(wěn)定約束的最大輸電能力問題,以此提出基于SGEAC法如何給出控制量及調(diào)