电力系统紧急控制

电力系统是典型的非线性时变大系统,面向特定元件的继电保护装置和基于局部信息的安全自动装置,在某些情况下难以满足电力系统稳定运行的需要。有自适应能力,能从电力系统全局观点来进行有效控制决策的电力系统紧急控制成为亟待解决的问题。本文讨论了电力系统紧急控制、与其相关的计算机技术、控制措施以及控制决策方案等问题。     

基于最优控制原理的暂态稳定预防控制模型

基于时域仿真得到系统受扰轨迹,给出了暂态稳定预防控制的非线性规划模型。该模型把功角在末端时刻不大于预先设定的门槛值作为暂态稳定约束条件。通过引入最优控制原理,把微分-代数方程所描述的电力系统预防控制转化为以各发电机有功输出为控制量的最优控制问题:重新调整控制量控制各发电机的转子相对角度,使其在末端时刻都不大于设定的门槛值,从而实现了非线性系统的状态转移。所提出的暂态稳定预防控制模型与时域仿真具有同等的模型适应性。经IEEE 39节点测试系统的数值分析结果表明该算法的有效性,估计的精度能够满足实际工程的需要。     

电力系统紧急控制综述

综述了电力系统紧急控制的定义及其主要目标、已有的紧急控制措施和存在的问题。以先进的系统为例,阐述了集中分层紧急预防控制系统的设计准则和框架。着重介绍了具有紧急控制针对性的分析方法和控制策略,介绍了在线动态安全评价（DSA）的暂态能量函数法和扩展等面积法。在紧急控制系统建模方面,阐述了大规模动力系统的降阶方法,观测解耦状态空间模型以及基于辨识方法的低阶模型。在紧急控制策略方面,侧重介绍了最优目标策略（OAS）、微分几何控制、H∞鲁棒控制和结构奇异值分析（μ分析）等方法。     

基于最优控制原理的暂态稳定预防控制模型

基于时域仿真得到系统受扰轨迹，给出了暂态稳定预防控制的非线性规划模型。该模型把功角在末端时刻不大于预先设定的门槛值作为暂态稳定约束条件。通过引入最优控制原理，把微分-代数方程所描述的电力系统预防控制转化为以各发电机有功输出为控制量的最优控制问题：重新调整控制量控制各发电机的转子相对角度，使其在末端时刻都不大于设定的门槛值，从而实现了非线性系统的状态转移。所提出的暂态稳定预防控制模型与时域仿真具有同等的模型适应性。经IEEE 39节点测试系统的数值分析结果表明该算法的有效性，估计的精度能够满足实际工程的需要。     

电力系统暂态稳定紧急控制现状与展望

对近年来电力系统暂态稳定紧急控制作简要综述,指出所存在的问题,并结合有和发展要求,展望电力系统暂态稳定紧急控制的发展方向,以及若干问题的改进方案。     

电力系统安全稳定控制的规划和应用

概述了电力系统在各种扰动情况的安全要求,根据这些要求提出安全稳定控制的配置应用原则及要求达到的效果。通常是按三道防线进行配置。对２类控制系统,预防控制和紧急控制的特点及各种控制措施的控制目标,控制手段和实现方法作了简要介绍。     

紧急负荷调节用于安全稳定紧急控制的研究

为了应对某些场景下紧急控制措施难以实施的问题,并尽可能提高对用户供电的友好性和安全稳定紧急控制的精准度,提出将紧急负荷调节作为安全稳定紧急控制手段。从安全稳定紧急控制的角度分析紧急负荷调节的典型特征;基于扩展等面积准则(EEAC)剖析紧急负荷调节特性影响暂态稳定控制效果的机理,并与常规紧急切负荷控制进行对比,研究紧急负荷调节特性变化对暂态稳定紧急控制效果的影响。基于实际电网,仿真分析紧急调节电解铝负荷用于安全稳定紧急控制,验证了分析结论。     

基于WPSO的电力系统暂态稳定紧急控制

在标准粒子群优化算法(SPSO)的基础上增加小波变异操作,形成一种新的混成粒子群优化算法(WPSO)。基于WPSO,针对特高压电网1000kV与500kV的暂态稳定紧急控制问题进行协调优化,该处暂态稳定包括了暂态电压稳定和暂态功角稳定,给出了不同特高压断面潮流对应的切机策略表,WPSO具有比SPSO更好的全局收敛特性并可以取得更高质量的最优解,在特高压电网试验示范工程进行的仿真验证了所提新方法的有效性。     

电力系统切机/切负荷紧急控制方案的研究

提出了一种电力系统紧急控制中寻找切机／切负荷方案的新方法，该方法将非线性系统稳定域边界理论与稳定控制措施结合起来，通过控制措施所引起的系统平衡点的位移在稳定域边莽外法向量方向上的投影来表征控制措施的有效性。在此基础上，运用线性化方法使控制方案的非线性搜索过程线性化，从而在保证结果准确性的前提下，使计算量大大下降。仿真结果表明，该方法对于在线构造对策表、形成紧急控制方案具有实际的应用意义。     

基于电力系统稳定边界理论的紧急控制决策方法研究

提出了一种电力系统暂态稳定控制中发电机快关/切负荷紧急控制决策的新方法。该方法应用非线性动力系统稳定边界理论,沿稳定边界上主导不稳定平衡点处的法向量在角度空间中的投影向量方向外推主导不稳定平衡点,来扩大电力系统的暂态稳定域,将电力系统经典模型下的发电机快关、切负荷紧急控制决策问题描述为一线性规划模型,大大降低了控制方案搜索过程的计算量。将这一线性规划模型应用于实际电力系统故障算例时,为了得到工程实际中便于操作的紧急控制策略表,进一步采用时域仿真的方法对线性规划模型求解得到的候选控制措施进行甄别。通过很少次数的数值积分,便可以快速准确地遴选出保持系统暂态稳定的控制方案。在New England 10机39节点系统上的仿真结果表明了该方法的有效性和实用性。     

非线性输出反馈控制的理论改进及其在电力系统励磁控制中的应用

介绍一种新的适用于一般结构非线性多输入多输出系统的输出反馈控制理论,提出该理论的一种改进形式,从而扩展其应用范围,并进而应用于电力系统励磁控制.针对单机无穷大系统,采用角速度、机端电压及电流为反馈信号,首次推导出系统的可观域,并基于上述改进理论设计一种新的非线性输出反馈励磁控制器.该控制器不需要转子角信号,从而比一般的非线性状态反馈励磁控制器实践性强.最后利用PSCAD/EMTDC对该控制器进行暂态仿真,以验证其对电力系统扰动的抑制效果.     

变结构控制理论及在电力系统中的应用

介绍了变结构控制的基本概念,变结构系统中切换曲面的设计方法,变结构系统的品质和趋近律以及非线性系统的变结构控制理论。最后介绍了非线性变结构控制理论在电力系统中的应用。     

基于响应信息的电压与功角稳定实时紧急控制方案

为了全面防御电力系统电压稳定与功角稳定问题,提出一种新的综合实时紧急控制方案。当局部地区发生电压失稳时,其负荷等效阻抗不断降低,这可能会降低系统消纳暂态冲击能量的能力,从而导致系统功角失稳,但本质是电压稳定问题。因此采用并行判断的方法,同时监测系统的电压与功角稳定问题,当判断出系统即将出现稳定问题时,立即采取相应失稳模式的紧急控制措施。该方案脱离了电力系统的元件模型和运行方式的影响,只利用系统的动态响应曲线,适应复杂的运行方式和故障形式,计算量小、使用方便灵活。通过新英格兰10机39节点算例验证了该方案的有效性。仿真结果表明,该方案能够准确抓住影响系统稳定的关键因素并采取相应措施,防止系统状态进一步恶化甚至造成大停电事故,具有很好的工程实用价值。     

安全稳定控制系统在孝感电网的应用

鉴于孝感电网在今年应峰度夏期间可能会导致缺电的危机,结合孝感电网的实际,阐述加装稳定控制装置用以加大500 kV孝感变电站下网功率,同时保证孝感电网安全稳定运行的应用情况;并介绍孝感电网安全稳定控制系统的组成结构、基本原理和运行维护经验。     

基于修正暂态能量函数裕度的紧急控制算法及其在广东电网的应用

近年来随着安全稳定控制系统在电网紧急控制中发挥的作用越来越重要,快速评估、确定并优化电网紧急控制措施,对提高电网的安全运行水平、降低事故情况下系统的损失具有重大意义.为此,采用修正的暂态能量函数对电网进行安全分析,结合广东电网安全稳定控制系统的常规配置方案,针对电网暂态稳定的薄弱环节,提出了求取最优稳定控制措施的算法和流程.在广东电网的应用结果表明,该算法适合于制定大型网络的离线紧急控制决策,结果可靠,计算速度快,具有较高的理论价值和实用性.     

电力系统紧急情况下的动态分区和自主解列策略

在电力系统第三道防线的紧急控制中,当系统发生严重级联事故时,为保持系统稳定运行,自主解列控制是最后的有效手段。它的目标是保持各子分区的稳定性,并使整个系统在故障后的负荷总损失最小。本文讨论了电力系统紧急控制中的动态二分区和自主解列策略,首先结合发电机的慢同调分群算法,确定了系统的最优慢同调分群数,将振荡模式相近的发电机组等效为虚拟的发电机节点,然后在Laplace分区策略的基础上,提出新的加权指标,对Laplace分区策略进行改进,并提出启发式邻域搜索分区方法。最后将启发式就近削负荷方法应用于所有这些可能的割集,并计算各分区的负荷削减量,得到系统故障后总负荷损失最小的割集,即最佳解列控制策略。在IEEE118系统上的应用验证了改进的权重指标和所提出的混合分区策略的有效性。     

长治电网变电站应急监控系统的应用

针对长治电网变电站综合自动化系统中监控系统运行现状,对变电站监控系统运行的不稳定性和故障的不确定性进行了分析,提出了建立变电站应急监控系统的策略,针对RCS-9700变电站综合自动化系统的监控系统建立并安装了应急监控系统,解决了监控系统运行不稳定的问题.     

采用灰色预测控制算法的发电机最优励磁控制

在最优控制策略的基础上,提出了一种基于灰色预测控制算法的发电机最优励磁控制规律。采用GM(1,N)模型对各状态变量进行预测,根据最优控制理论求出含有预测信息的各状态变量的最优反馈增益,从而得到具有预测信息的最优控制量。灰色预测控制理论中灰色建模和“超前控制”的思想较好地弥补了线性最优控制理论中精确线性化和“事后控制”的不足。对单机无穷大系统的仿真结果表明,基于灰色预测控制算法的发电机最优励磁控制规律可明显改善电力系统在大小扰动下的动态特性,并且具有响应速度快的特点。