現(xiàn)代互聯(lián)電力系統(tǒng)規(guī)模逐漸擴大,運行狀態(tài)越來越接近穩(wěn)定性極限。局部故障和復故障可能通過聯(lián)絡線波及整個系統(tǒng),引發(fā)停機,甚至導致整個系統(tǒng)的災難性停電。為了防止大停電發(fā)生,主動解列作為三道防線的最后手段,通過在適當?shù)慕饬悬c斷開輸電線路,可以將系統(tǒng)分成幾個穩(wěn)定的電力孤島,使得每個孤島都可以安全穩(wěn)定地運行。如何有效地確定和實施解列策略,對電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行具有重要意義。為了建立穩(wěn)定的孤島,解列策略必須使每個孤島滿足多個穩(wěn)態(tài)和動態(tài)約束條件,包括功率平衡、輸電線路容量限制、功角穩(wěn)定性、電壓穩(wěn)定性等�，F(xiàn)有研究大多是基于穩(wěn)態(tài)或準穩(wěn)態(tài)信息確定解列策略,而對動態(tài)過程以強假設的方式進行規(guī)避。然而在極端條件下系統(tǒng)發(fā)生解列不可避免地存在著動態(tài)行為,系統(tǒng)狀態(tài)在隨著時間推移劇烈變化,系統(tǒng)的失穩(wěn)模式也會隨當前狀態(tài)的變化而發(fā)生改變。因此,只有基于實時數(shù)據(jù)并考慮系統(tǒng)動態(tài)行為的解列方案,才可以作出正確判斷,從而保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。鑒于此,論文從電力系統(tǒng)的動態(tài)行為出發(fā),研究系統(tǒng)在解列過程中的動態(tài)規(guī)律,分別分析發(fā)電機分群、解列位置和解列時刻對主動解列控制效果的影響,研究使得孤島穩(wěn)定的判據(jù),制定合理有效的實時電力系統(tǒng)解列措施。論文主要從以下幾個方面展開研究:(1)發(fā)電機分群的正確識別是主動解列成功的基礎,解列策略的制定是建立在預測發(fā)電機分群的基礎上的。傳統(tǒng)上發(fā)電機分群是通過慢同調(diào)分析來實現(xiàn)的,而慢同調(diào)是建立在穩(wěn)定平衡點的線性化模型的基礎上的,只適用于小擾動情況。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn),系統(tǒng)在主動解列之前的軌跡可分為3種類型,只有第一類是小擾動情況,由穩(wěn)定平衡點控制;而其它兩種類型都是大擾動情況,都依賴于系統(tǒng)穩(wěn)定邊界上的一個不穩(wěn)定平衡點。基于以上發(fā)現(xiàn),本文提出了一種計及擾動大小的發(fā)電機分群算法,該算法根據(jù)軌跡類型,分別選取對應的穩(wěn)定或不穩(wěn)定平衡點線性化模型,判斷發(fā)電機分群結果,該算法同時適用于小擾動和大擾動情況。通過仿真算例,驗證了提出的計及擾動大小的發(fā)電機分群算法的有效性,說明了擾動的大小對發(fā)電機分群的影響不可忽略。(2)在解列斷面方面,論文主要思路是構造結構穩(wěn)定的孤島。因此,論文從兩方面“孤島抗擾動性”和“頻率穩(wěn)定性”入手,提高孤島的結構穩(wěn)定性。先以兩機等效系統(tǒng)為例,詳細分析了兩機系統(tǒng)孤島抗擾動性,分析關鍵參數(shù)對孤島抗擾動性的影響。針對多機系統(tǒng)孤島的每個振蕩模式,建立對應的兩機等效系統(tǒng),定義了在某個振蕩模式下的抗擾動性指標,由此推演出多機孤島的抗擾動性指標,建立了多機孤島的抗擾動性指標和線路之間的靈敏度關系。再以考察孤島頻率穩(wěn)定性為著眼點,以功率不平衡量定義了孤島的頻率穩(wěn)定性指標,計算線路對頻率穩(wěn)定性指標的靈敏度。最后用圖論的方法,生成系統(tǒng)的權圖,采用前文的計及擾動大小的發(fā)電機分群算法得到的分群結果作為約束,以最大化抗擾動性和頻率穩(wěn)定性為目標函數(shù)進行圖分割,形成解列斷面。仿真算例驗證了算法的有效性。(3)解列時刻對于保證主動解列的成功至關重要,然而目前針對這個具有挑戰(zhàn)性的“什么時候解列”問題進行的研究還非常有限。為了解決解列時刻的問題,論文引入了可行解列時間區(qū)間(Feasible Islanding Time Interval,FITI)的概念,在這個時間區(qū)間中,對一個給定了解列斷面的孤島進行解列操作,孤島內(nèi)的發(fā)電機將保持同步,從而使孤島達到一個新的穩(wěn)定平衡點。論文從非線性動態(tài)系統(tǒng)的理論出發(fā)進行分析,采用基于BCU(Boundary of Stability Region Based Controlling UEP)的方法確定FITI,該方法可以保證孤島內(nèi)的功角穩(wěn)定性。根據(jù)得到的FITI,綜合考慮控制動作的延時以及孤島的頻率穩(wěn)定性,給出了合理的決定確定最優(yōu)解列時刻的方案。最后進行仿真以驗證FITI和最優(yōu)解列時刻算法的有效性。(4)論文最后部分通過整合計及擾動大小的發(fā)電機分群識別方法、考慮結構穩(wěn)定性的解列斷面算法和基于BCU的最優(yōu)解列時刻算法,形成了一套完整的三階段電力系統(tǒng)主動解列策略。三個階段依次遞進,第一階段為后兩階段提供同調(diào)性信息,后兩階段分別解決“在哪里解列”和“什么時候解列”的問題,得到的解列策略同時考慮了孤島的同調(diào)性約束、頻率穩(wěn)定性約束、功角穩(wěn)定性約束,增強了電力系統(tǒng)第三道防線。
【學位單位】：山東大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TM712
【部分圖文】：

后形成的孤島內(nèi)的動態(tài)過程影響。最優(yōu)解列斷面和最優(yōu)解列：擾動前的系統(tǒng)狀態(tài)（例如，系統(tǒng)拓撲結構、負載水平或安生的動態(tài)過程（例如，擾動的大小和位置、保護響應時間或恢常復雜，但是并非無規(guī)律可循，總的來說，解列過程大致可動前階段，系統(tǒng)工作在穩(wěn)定運行狀態(tài)；逡逑動中階段，系統(tǒng)中發(fā)生故障，第一、二道防線相繼動作，繼斷開少部分線路、負荷或發(fā)電機，以求平息擾動；逡逑動后階段，此時系統(tǒng)的第一、二道防線已動作完畢，但系統(tǒng)失步振蕩并最終崩潰的危險，此時需要判斷系統(tǒng)能否Ｑ發(fā)地就需要解列控制將系統(tǒng)分為多個孤島；逡逑列后階段，一個合理的解列策略應當能使每個孤島內(nèi)的振蕩穩(wěn)定性、功角穩(wěn)定性和電壓穩(wěn)定性。逡逑的電力系統(tǒng)也可以被視為經(jīng)歷了４個階段的網(wǎng)絡拓撲變化：解列后系統(tǒng)，如圖１－１所示。逡逑初始邋擾動逡逑

后軌跡將離開擾動前ＳＥＰ，接近穩(wěn)定域邊界（即ｘｕ的穩(wěn)定流形ＶＴ（ｘＪ）。假設故逡逑障發(fā)生后在足夠短的時間（ｔ＾ｑ）內(nèi)切除故障，此時對應的擾動后軌跡稱為第Ｉ類軌跡逡逑（如圖２－２所示）。切除時刻，系統(tǒng)軌跡仍然在擾動后ＳＥＰ的穩(wěn)定域內(nèi)，所以擾動后ＳＥＰ逡逑將吸引擾動后的軌跡００＾，０，系統(tǒng)軌跡會沿著擾動后ＳＥＰ附近的慢模式達到擾動后的逡逑ＳＥＰ。在這種情況下，發(fā)電機分組模式由ＳＥＰ點ｘＱ控制。慢模式?jīng)Q定了ＳＥＰ附近系統(tǒng)主要逡逑１３逡逑

著遠離化軌跡，構成了；ｃｕ的不穩(wěn)定子空間；而實部為負的特征值４＋１，４＋２．．．４，對應逡逑著收斂Ａ的軌跡，構成了；ｃｕ的穩(wěn)定子空間。不穩(wěn)定子空間是不穩(wěn)定流形在處的線性近逡逑似流形，穩(wěn)定子空間是穩(wěn)定流形在；＾處的線性近似流形（如圖２－５所示）。不穩(wěn)定子空逡逑間對應的狀態(tài)變量｝＾２，ｙ３邐會隨著時間呈指數(shù)型遞增，當｝＾２，ｙ３邋．．．ｙｆｃ對應的是機群之間逡逑的功角差的時候，這些機群將會彼此失去同步，特征向量決定了發(fā)電機分群逡逑方式，發(fā)電機群的數(shù)量為灸。逡逑＾＾穩(wěn)定流形逡逑Ｙ穩(wěn)定流形邐｜逡逑穩(wěn)定子空間邐｜邐＼逡逑１邋Ａ逡逑、＇逡逑圖２－５不穩(wěn)定子空間和穩(wěn)定子空間逡逑１６逡逑

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本文編號：2830078