PMU所獲軌跡的穩(wěn)定裕度.pdf

1、現(xiàn)代電力系統(tǒng)在增加輸電能力和運(yùn)行靈活性的同時(shí)，也增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性和相繼開斷的風(fēng)險(xiǎn)。因此，必須采集和處理廣域的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)信息，定量評(píng)估系統(tǒng)穩(wěn)定性，自適應(yīng)地優(yōu)化決策。WAMS由基于全球定位系統(tǒng)(GPS)的相量測(cè)量單元(PMU)和高速通信系統(tǒng)組成，使采集的信息由靜態(tài)擴(kuò)展到動(dòng)態(tài)，并在控制中心將接收到的各廣域量按統(tǒng)一的時(shí)間斷面對(duì)齊，得到完整的系統(tǒng)受擾軌跡。PMU采集到的受擾軌跡避開了仿真模型、參數(shù)及擾動(dòng)中包含的不真實(shí)性，但只有在計(jì)算該軌跡的穩(wěn)定

2、裕度時(shí)也不用系統(tǒng)模型，才能精確量化實(shí)際受擾系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
　　 擴(kuò)展等面積準(zhǔn)則(EEAC)理論是唯一得到證明的穩(wěn)定性量化分析理論。EEAC不需要系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型即可計(jì)算失穩(wěn)軌跡的穩(wěn)定裕度，但是需要擺動(dòng)最遠(yuǎn)點(diǎn)(FEP)處收縮到發(fā)電機(jī)內(nèi)結(jié)點(diǎn)的導(dǎo)納陣來計(jì)算穩(wěn)定軌跡的穩(wěn)定裕度。因此，在無系統(tǒng)模型的情況下，要么先識(shí)別出降階導(dǎo)納陣，要么不依賴數(shù)學(xué)模型而定義軌跡的穩(wěn)定裕度。為此，本文利用EEAC對(duì)PMU所獲軌跡的穩(wěn)定裕度評(píng)估進(jìn)行研究。
　

3、　 評(píng)述廣域測(cè)量系統(tǒng)及廣域控制保護(hù)系統(tǒng)的構(gòu)成、關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用領(lǐng)域，提出了廣域測(cè)量預(yù)警控制系統(tǒng)的概念。分別討論了基于純PMU數(shù)據(jù)的應(yīng)用功能，以及結(jié)合PMU數(shù)據(jù)與模型仿真結(jié)果的應(yīng)用功能。在此基礎(chǔ)上指出了廣域測(cè)量預(yù)警控制系統(tǒng)理論和應(yīng)用的瓶頸及可能的解決途徑。
　　 分析實(shí)測(cè)軌跡可提供的知識(shí)，并按對(duì)模型依賴的程度分類。強(qiáng)調(diào)在不依賴系統(tǒng)模型的前提下，提煉受擾軌跡信息的重要性。歸納先對(duì)實(shí)測(cè)軌跡降維再提取知識(shí)的思路，即利用保穩(wěn)降維變換將多機(jī)

4、軌跡模態(tài)的時(shí)域識(shí)別任務(wù)轉(zhuǎn)化為單機(jī)的對(duì)應(yīng)問題。采用時(shí)頻分析方法提取映象單機(jī)軌跡的時(shí)變特征，并研究軌跡降維及時(shí)變因素的影響。指出應(yīng)該采用可信度校驗(yàn)，在軌跡時(shí)變性過強(qiáng)的場(chǎng)合給出提示。指出模型與參數(shù)的校核的關(guān)鍵是建立隨著軌跡動(dòng)態(tài)特征的差異程度而單調(diào)變化的指標(biāo)，進(jìn)而通過其靈敏度搜索收斂到真值附近。
　　 在經(jīng)典模型的假設(shè)下，可以使用發(fā)電機(jī)端口的電壓和電流來識(shí)別降階導(dǎo)納陣。將該方法推廣到實(shí)際系統(tǒng)的難點(diǎn)包括：時(shí)變參數(shù)的辨識(shí)，導(dǎo)納矩陣的高維多參

5、數(shù)特點(diǎn)及其時(shí)變性對(duì)參數(shù)識(shí)別的數(shù)據(jù)窗口提出相反的要求。嘗試了遞推最小二乘法、基于同調(diào)群的等值算法、基于模型的等值算法和對(duì)窗口內(nèi)數(shù)據(jù)插值的算法；從理論上說明這些方法無法推廣到實(shí)際的多機(jī)系統(tǒng)。因此，只能不依賴數(shù)學(xué)模型直接定義軌跡的穩(wěn)定裕度。
　　 在經(jīng)典模型和理想兩群特性的假設(shè)下，可以使用FEP前的功角曲線按正弦曲線的外推來構(gòu)造FEP后的虛構(gòu)軌跡。在對(duì)實(shí)際系統(tǒng)的仿真中發(fā)現(xiàn)，功角曲線在FEP附近的斜率很大，特別對(duì)于具有強(qiáng)時(shí)變特性的映象，

6、在按正弦曲線外推時(shí)表現(xiàn)出很強(qiáng)的數(shù)值病態(tài)。分析了數(shù)值病態(tài)的機(jī)理，指出即使是加權(quán)最小二乘法也無法得到有意義的正弦參數(shù)。從FEP開始，沿著功角曲線反向搜索，當(dāng)相鄰的兩個(gè)積分時(shí)間步上的曲線斜率不再明顯減小時(shí)，表示功角曲線的外推受病態(tài)的影響不再嚴(yán)重。記該點(diǎn)為離FEP最近的可用數(shù)據(jù)點(diǎn)(AP)，而計(jì)算外推的正弦參數(shù)的數(shù)據(jù)窗口必須避開AP和FEP之間的數(shù)據(jù)。
　　 當(dāng)AP比功角曲線的極值點(diǎn)(EP)還要遠(yuǎn)離FEP，即AP處的曲線斜率己與FEP處不

7、同，或者正弦外推的虛構(gòu)軌跡上沒有動(dòng)態(tài)鞍點(diǎn)(DSP)，則正弦外推不再適用。此時(shí)，使用直線外推來構(gòu)造FEP后的虛構(gòu)軌跡。由于不能保證穩(wěn)定軌跡裕度的定量分析誤差總是很小，提出通過評(píng)估FEP前面一段軌跡的時(shí)變性，來識(shí)別那些曲線外推誤差大的算例。對(duì)采用不同曲線外推技術(shù)計(jì)算的算例采用不同的時(shí)變性校核準(zhǔn)則。對(duì)于未通過正弦外推時(shí)變性校核的算例，使用直線外推重新計(jì)算。
　　 分析了EEAC理論沒有直接將加速力定義為穩(wěn)定軌跡的穩(wěn)定裕度的原因。給出了

8、加速力能夠滿足單調(diào)性要求的嚴(yán)格判斷條件，即凍結(jié)FEP處的時(shí)變因素得到的虛構(gòu)軌跡(簡(jiǎn)稱為解析虛構(gòu)軌跡)在FEP處的斜率為負(fù)。在此基礎(chǔ)上，使用斜率為負(fù)的直線作為虛構(gòu)軌跡，以保證和失穩(wěn)軌跡的穩(wěn)定裕度有相同量綱并滿足直觀性的要求。指出可以通過評(píng)估OMIB映象在EP和AP之間的時(shí)變性來判別解析虛構(gòu)軌跡在FEP處的斜率的符號(hào)。在沒有數(shù)學(xué)模型支持的情況下，使用相鄰兩個(gè)數(shù)據(jù)窗口擬合得到的正弦曲線的差異作為時(shí)變性指標(biāo)。
　　 仿真驗(yàn)證了以上算法的