發(fā)布時間：2020-05-29 04:18

【摘要】：隨著“源-網-荷”側接入設備類型和數(shù)量越來越多,當前電力系統(tǒng)在物理模型及數(shù)學模型層面均變得極其復雜,準確建立全系統(tǒng)模型并獲取可靠模型參數(shù)面臨嚴峻挑戰(zhàn),導致傳統(tǒng)基于系統(tǒng)模型(Model-Based)方法的穩(wěn)定分析與控制結果變得極為不可靠,難以匹配實際電力系統(tǒng)狀態(tài),直接影響了系統(tǒng)安全穩(wěn)定。鑒于當前基于同步相量量測裝置(Phasor Measurement Unit,PMU)的廣域量測體系(Wide-Area Measurement System,WAMS)的完善,獲取實際系統(tǒng)正常運行/擾動狀態(tài)下的實時運行/響應信息成為現(xiàn)實。充分挖掘PMU/WAMS實測信息,將不同形態(tài)穩(wěn)定機理與數(shù)據(jù)驅動相結合,可有效降低/避免系統(tǒng)模型及參數(shù)不準確帶來的影響,實現(xiàn)電力系統(tǒng)模型松弛(Model-Relaxation)/無模型(Model-Free)的“實時分析、實時決策、實時匹配”的穩(wěn)定分析與控制�；赑MU/WAMS實測信息,本文研究模型松弛的電力系統(tǒng)多形態(tài)穩(wěn)定性實時預警及控制,從故障及運行兩層面快速感知系統(tǒng)安全穩(wěn)定狀態(tài),全面提高系統(tǒng)抵御擾動、保持多形態(tài)穩(wěn)定運行的能力。針對大擾動故障,研究故障后荷-源穩(wěn)定性實時預警與控制,以實現(xiàn)大擾動下系統(tǒng)暫態(tài)電壓失穩(wěn)和暫態(tài)(功角)失穩(wěn)狀態(tài)的快速預測,并提高系統(tǒng)暫態(tài)電壓穩(wěn)定及功角穩(wěn)定的主動控制能力;針對無故障運行狀態(tài),研究交直流混聯(lián)電網格局下電壓安全運行實時預警與控制,以實現(xiàn)運行狀態(tài)時電壓安全運行水平的在線監(jiān)控,提高電壓安全運行協(xié)調控制能力,確保系統(tǒng)電壓安全運行。本文主要研究工作和創(chuàng)新成果如下:(1)針對實時暫態(tài)電壓穩(wěn)定預測,僅依賴于在線潮流信息及綜合負荷模型(Composite Load Model,CLM),提出了暫態(tài)電壓穩(wěn)定機理與在線學習最小二乘支持向量機(Least Square Support Vector Machine,LSSVM))相結合的模型松弛預測方法。關聯(lián)了暫態(tài)電壓穩(wěn)定性與感應電動機負荷穩(wěn)定性的關系,提出了暫態(tài)電壓失穩(wěn)判據(jù);針對CLM中電動機滑差在線構建了預想事故-穩(wěn)定平衡點-不穩(wěn)定平衡點的查找表;實際故障后,采用前向歐拉法計算電動機滑差時序,通過在線學習LSSVM對滑差軌跡進行滾動預測,結合查找表和失穩(wěn)判據(jù),可超前預判暫態(tài)電壓失穩(wěn)狀態(tài)。(2)針對實時暫態(tài)電壓穩(wěn)定控制問題,提出了基于模糊控制理論的無模型自適應低壓減載(Under Voltage Load Shedding,UVLS)控制策略,同時兼顧暫態(tài)電壓失穩(wěn)和故障誘導電壓延遲恢復(Fault Induced Delayed Voltage Recovery,FIDVR)控制。設計了多輸入-多輸出的分散式響應模糊UVLS控制器,通過提取暫態(tài)電壓軌跡關鍵二維特征信息——電壓幅值偏差和電壓恢復時間偏差作為UVLS控制器的反饋量,能夠完全在線自適應確定UVLS三要素——減載位置、減載時刻和減載量,并形成閉環(huán)切負荷控制策略,可以較小的切負荷代價,促使故障后電壓在規(guī)定時間內恢復到安全閾值之上,具有較強的適用性和魯棒性,顯著提高了暫態(tài)電壓穩(wěn)定控制能力。(3)針對實時暫態(tài)功角穩(wěn)定預警及控制問題,提出了無模型的暫態(tài)穩(wěn)定預測與緊急切機控制方法。利用實測發(fā)電機狀態(tài)信息,由擴展等面積準則(Extended Equal Area Criterion,EEAC)推導了基于等效的單機無窮大(One Machine Infinite Bus,OMIB)系統(tǒng)轉速(OMIB-ω)軌跡幾何特征的失穩(wěn)判據(jù),能夠有效甄別單擺、多擺失穩(wěn)模式;基于集成的在線學習超限學習機(Extreme Learning Machine,ELM)提出了快速、自適應預測窗口的軌跡預測方法,能夠兼顧軌跡預測精度及預測超前性;通過對OMIB-ω軌跡進行滾動預測,并結合OMIB-ω軌跡幾何特征失穩(wěn)判據(jù),可有效超前判別失穩(wěn)狀態(tài)。應對暫態(tài)失穩(wěn)狀態(tài),根據(jù)等效OMIB系統(tǒng)臨界狀態(tài)暫態(tài)能量特點,提出了暫態(tài)穩(wěn)定切機量解析計算方法,以較小的切機代價促進系統(tǒng)恢復暫態(tài)穩(wěn)定狀態(tài),并降低了對OMIB系統(tǒng)功率-轉子角函數(shù)關系準確估計的要求;探究了廣域時延與切機量間的關系特性,給出了較長時延下切機量修正計算方法。最后結合暫態(tài)穩(wěn)定實時預測方法,形成了穩(wěn)定預測與切機控制的閉環(huán)體系。(4)針對電壓安全運行預警與控制問題,提出了基于廣域量測的交直流系統(tǒng)在線電壓安全評估指標并構建了交直流系統(tǒng)源-網協(xié)調電壓控制(Coordinated Voltage Control,CVC)策略,確保系統(tǒng)電壓安全運行,系統(tǒng)潮流解具有可靠安全裕度。首先建立了直流系統(tǒng)換流器等值模型,等值參數(shù)可通過實時量測計算,在此基礎上將交直流系統(tǒng)轉化為等效的交流系統(tǒng),進而將傳統(tǒng)交流系統(tǒng)電壓安全評估L指標擴展到交直流系統(tǒng)中,提出了交直流系統(tǒng)擴展L指標。針對系統(tǒng)L指標或電壓幅值不滿足安全要求的情況,提出了基于靈敏度的交直流系統(tǒng)源-網協(xié)調CVC優(yōu)化模型,有效計及了直流系統(tǒng)換流器參與電壓控制;將原始非線性電壓控制復雜問題,轉化為多步線性約束二次規(guī)劃問題,能夠快速在線求解;最終設計了L指標校正,電壓幅值校正和綜合校正的三種電壓安全控制策略,形成了廣域閉環(huán)控制體系,全面確保系統(tǒng)電壓安全運行。
【圖文】：

滑差逡逑圖２－２電動機轉矩－滑差曲線逡逑圖２－２中給出了感應電動機動態(tài)過程中典型的滑差－轉矩特性曲線。其中，逡逑７＾￣和７＾／＾分別表示故障前和故障后穩(wěn)態(tài)時電磁轉矩，表示故障期間逡逑電磁轉矩，：以表示機械轉矩，和Ｊｐｍ分別表示故障前和故障后的穩(wěn)定平逡逑衡點，辦ｒｅ和５ｐｍ分別表示故障前和故障后的不穩(wěn)定平衡點，４＾，和逡逑５／ｗ分別對應的滑差表示為＾和＾Ｚａ，心和心分別表示對應不同逡逑故障切除時間Ｍｋ和Ｇ下的電磁轉矩－滑差軌跡。逡逑１９逡逑

山東大學博士學位論文ｓｊ邋ｎ邋－ｓｊ邋（＾）逡逑Ｈ邋—邐（２，邐Ｓｕｅｐ邋Ｓｓｅｐ邐，逡逑，ａｃ表示ＣＬＭ母線的節(jié)點集合；＾ｐ和分別表示故障后第７＇個ＣＬ動機滑差ＳＥＰ和ＵＥＰ；邋Ｐ邐表示預測窗口內的滑差。逡逑上式中，，如果存在則預測窗口內暫態(tài)電壓失穩(wěn)；如果所有ＣＬ足／＾＞０，則表示當前預測窗口內暫態(tài)電壓穩(wěn)定，需要繼續(xù)滾動監(jiān)視測窗口。通過指標７＾可以定義系統(tǒng)暫態(tài)電壓穩(wěn)定薄弱節(jié)點。對于暫態(tài)定情況，具有最小的／二的０＾］＼／［母線節(jié)點定義為最薄弱電壓節(jié)點，暫態(tài)過程中滑差波動最大的節(jié)點；對于暫態(tài)電壓失穩(wěn)情況，暫態(tài)過程滿足Ｓ邋０的母線節(jié)點定義為最薄弱電壓節(jié)點。逡逑邐ｉ邐ｉ周虔控豐心：逡逑邐
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TM712

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本文編號：2686383