現(xiàn)代互聯(lián)電力系統(tǒng)規(guī)模逐漸擴(kuò)大,運(yùn)行狀態(tài)越來越接近穩(wěn)定性極限。局部故障和復(fù)故障可能通過聯(lián)絡(luò)線波及整個(gè)系統(tǒng),引發(fā)停機(jī),甚至導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的災(zāi)難性停電。為了防止大停電發(fā)生,主動(dòng)解列作為三道防線的最后手段,通過在適當(dāng)?shù)慕饬悬c(diǎn)斷開輸電線路,可以將系統(tǒng)分成幾個(gè)穩(wěn)定的電力孤島,使得每個(gè)孤島都可以安全穩(wěn)定地運(yùn)行。如何有效地確定和實(shí)施解列策略,對電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)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(gè)孤島滿足多個(gè)穩(wěn)態(tài)和動(dòng)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(zhǔn)穩(wěn)態(tài)信息確定解列策略,而對動(dòng)態(tài)過程以強(qiáng)假設(shè)的方式進(jìn)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(dòng)態(tài)行為,系統(tǒng)狀態(tài)在隨著時(shí)間推移劇烈變化,系統(tǒng)的失穩(wěn)模式也會(huì)隨當(dāng)前狀態(tài)的變化而發(fā)生改變。因此,只有基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并考慮系統(tǒng)動(dòng)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(yùn)行。鑒于此,論文從電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)行為出發(fā),研究系統(tǒng)在解列過程中的動(dòng)態(tài)規(guī)律,分別分析發(fā)電機(jī)分群、解列位置和解列時(shí)刻對主動(dòng)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(shí)時(shí)電力系統(tǒng)解列措施。論文主要從以下幾個(gè)方面展開研究:(1)發(fā)電機(jī)分群的正確識(shí)別是主動(dòng)解列成功的基礎(chǔ),解列策略的制定是建立在預(yù)測發(fā)電機(jī)分群的基礎(chǔ)上的。傳統(tǒng)上發(fā)電機(jī)分群是通過慢同調(diào)分析來實(shí)現(xiàn)的,而慢同調(diào)是建立在穩(wěn)定平衡點(diǎn)的線性化模型的基礎(chǔ)上的,只適用于小擾動(dòng)情況。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn),系統(tǒng)在主動(dòng)解列之前的軌跡可分為3種類型,只有第一類是小擾動(dòng)情況,由穩(wěn)定平衡點(diǎn)控制;而其它兩種類型都是大擾動(dòng)情況,都依賴于系統(tǒng)穩(wěn)定邊界上的一個(gè)不穩(wěn)定平衡點(diǎn)�；谝陨习l(fā)現(xiàn),本文提出了一種計(jì)及擾動(dòng)大小的發(fā)電機(jī)分群算法,該算法根據(jù)軌跡類型,分別選取對應(yīng)的穩(wěn)定或不穩(wěn)定平衡點(diǎn)線性化模型,判斷發(fā)電機(jī)分群結(jié)果,該算法同時(shí)適用于小擾動(dòng)和大擾動(dòng)情況。通過仿真算例,驗(yàn)證了提出的計(jì)及擾動(dòng)大小的發(fā)電機(jī)分群算法的有效性,說明了擾動(dòng)的大小對發(fā)電機(jī)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(gòu)造結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的孤島。因此,論文從兩方面“孤島抗擾動(dòng)性”和“頻率穩(wěn)定性”入手,提高孤島的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。先以兩機(jī)等效系統(tǒng)為例,詳細(xì)分析了兩機(jī)系統(tǒng)孤島抗擾動(dòng)性,分析關(guān)鍵參數(shù)對孤島抗擾動(dòng)性的影響。針對多機(jī)系統(tǒng)孤島的每個(gè)振蕩模式,建立對應(yīng)的兩機(jī)等效系統(tǒng),定義了在某個(gè)振蕩模式下的抗擾動(dòng)性指標(biāo),由此推演出多機(jī)孤島的抗擾動(dòng)性指標(biāo),建立了多機(jī)孤島的抗擾動(dòng)性指標(biāo)和線路之間的靈敏度關(guān)系。再以考察孤島頻率穩(wěn)定性為著眼點(diǎn),以功率不平衡量定義了孤島的頻率穩(wěn)定性指標(biāo),計(jì)算線路對頻率穩(wěn)定性指標(biāo)的靈敏度。最后用圖論的方法,生成系統(tǒng)的權(quán)圖,采用前文的計(jì)及擾動(dòng)大小的發(fā)電機(jī)分群算法得到的分群結(jié)果作為約束,以最大化抗擾動(dòng)性和頻率穩(wěn)定性為目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行圖分割,形成解列斷面。仿真算例驗(yàn)證了算法的有效性。(3)解列時(shí)刻對于保證主動(dòng)解列的成功至關(guān)重要,然而目前針對這個(gè)具有挑戰(zhàn)性的“什么時(shí)候解列”問題進(jìn)行的研究還非常有限。為了解決解列時(shí)刻的問題,論文引入了可行解列時(shí)間區(qū)間(Feasible Islanding Time Interval,FITI)的概念,在這個(gè)時(shí)間區(qū)間中,對一個(gè)給定了解列斷面的孤島進(jìn)行解列操作,孤島內(nèi)的發(fā)電機(jī)將保持同步,從而使孤島達(dá)到一個(gè)新的穩(wěn)定平衡點(diǎn)。論文從非線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的理論出發(fā)進(jìn)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(dòng)作的延時(shí)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(shí)刻的方案。最后進(jìn)行仿真以驗(yàn)證FITI和最優(yōu)解列時(shí)刻算法的有效性。(4)論文最后部分通過整合計(jì)及擾動(dòng)大小的發(fā)電機(jī)分群識(shí)別方法、考慮結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的解列斷面算法和基于BCU的最優(yōu)解列時(shí)刻算法,形成了一套完整的三階段電力系統(tǒng)主動(dòng)解列策略。三個(gè)階段依次遞進(jìn),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(shí)候解列”的問題,得到的解列策略同時(shí)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(qiáng)了電力系統(tǒng)第三道防線。
【學(xué)位單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TM712
【部分圖文】：

后形成的孤島內(nèi)的動(dòng)態(tài)過程影響。最優(yōu)解列斷面和最優(yōu)解列：擾動(dòng)前的系統(tǒng)狀態(tài)（例如，系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、負(fù)載水平或安生的動(dòng)態(tài)過程（例如，擾動(dòng)的大小和位置、保護(hù)響應(yīng)時(shí)間或恢常復(fù)雜，但是并非無規(guī)律可循，總的來說，解列過程大致可動(dòng)前階段，系統(tǒng)工作在穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)；逡逑動(dòng)中階段，系統(tǒng)中發(fā)生故障，第一、二道防線相繼動(dòng)作，繼斷開少部分線路、負(fù)荷或發(fā)電機(jī)，以求平息擾動(dòng)；逡逑動(dòng)后階段，此時(shí)系統(tǒng)的第一、二道防線已動(dòng)作完畢，但系統(tǒng)失步振蕩并最終崩潰的危險(xiǎn)，此時(shí)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(gè)孤島；逡逑列后階段，一個(gè)合理的解列策略應(yīng)當(dāng)能使每個(gè)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(gè)階段的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓航饬泻笙到y(tǒng)，如圖１－１所示。逡逑初始邋擾動(dòng)逡逑

后軌跡將離開擾動(dòng)前ＳＥＰ，接近穩(wěn)定域邊界（即ｘｕ的穩(wěn)定流形ＶＴ（ｘＪ）。假設(shè)故逡逑障發(fā)生后在足夠短的時(shí)間（ｔ＾ｑ）內(nèi)切除故障，此時(shí)對應(yīng)的擾動(dòng)后軌跡稱為第Ｉ類軌跡逡逑（如圖２－２所示）。切除時(shí)刻，系統(tǒng)軌跡仍然在擾動(dòng)后ＳＥＰ的穩(wěn)定域內(nèi)，所以擾動(dòng)后ＳＥＰ逡逑將吸引擾動(dòng)后的軌跡００＾，０，系統(tǒng)軌跡會(huì)沿著擾動(dòng)后ＳＥＰ附近的慢模式達(dá)到擾動(dòng)后的逡逑ＳＥＰ。在這種情況下，發(fā)電機(jī)分組模式由ＳＥＰ點(diǎn)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(yuǎn)離化軌跡，構(gòu)成了；ｃｕ的不穩(wěn)定子空間；而實(shí)部為負(fù)的特征值４＋１，４＋２．．．４，對應(yīng)逡逑著收斂Ａ的軌跡，構(gòu)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(yīng)的狀態(tài)變量｝＾２，ｙ３邐會(huì)隨著時(shí)間呈指數(shù)型遞增，當(dāng)｝＾２，ｙ３邋．．．ｙｆｃ對應(yīng)的是機(jī)群之間逡逑的功角差的時(shí)候，這些機(jī)群將會(huì)彼此失去同步，特征向量決定了發(fā)電機(jī)分群逡逑方式，發(fā)電機(jī)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