电网广域动态安全监测系统及其动态模拟试验

介绍了一种新型电网广域动态安全监测系统及其动态模拟试验.该系统由3部分组成:以相量测量单元(PMU)为核心的子站系统、以同步相量数据平台为核心的主站系统和分析中心站高级应用系统.PMU在子站实现相量的同步实时测量和打包发送;主站系统对来自子站的相量数据进行再同步处理、存储管理以及转发,为高级分析功能提供实时的或历史的相量数据;分析中心站集成了用于实时在线监视与事后分析的软件.在清华大学电力系统大型发电设备安全控制与仿真国家重点实验室用3机9节点的试验系统,对该系统的性能进行了全面测试,进行了精度测试以及短路故障、线路无故障跳开和断线等多种扰动下的模拟试验.试验结果表明,该系统具备了对实际电网动态过程进行广域实时监测与分析的能力.     

基于响应的电力系统广域安全稳定控制

以国内外发生的大面积停电事故为例,分析传统电力系统安全稳定"三道防线"措施存在的失效风险,提出构建防止电力系统发生稳定破坏和大面积停电的电力系统安全稳定超级防线——基于响应的电力系统安全稳定控制系统。并介绍了该系统的框架、基于响应的电力系统广域安全稳定控制的关键技术及基于响应的广域安全稳定控制技术研究的新进展。     

基于广域测量技术的电网实时动态监测系统应用

基于同步相量技术的广域动态监测系统，可以在时空坐标下监测电力系统动态运行特性，弥补了现有SCADA系统和故障录波系统的不足，为实现全网实时控制、提高大电网安全稳定性和传输能力提供了新的途径。文中较详细地介绍了江苏电网广域实时动态监测系统的基本原理、体系结构、功能设计及工程应用情况。     

基于广域测量信息的互联电网模型预测阻尼控制

提出一种基于模型预测控制的新型阻尼控制器设计方法。为抑制区间低频振荡,该控制器由2级PSS构成,其输入信号由广域测量信号和本地测量信号组成。采用留数矩阵法选择广域控制回路,通过模式辨识进行2级PSS控制。将常规励磁系统中传统的自动电压调节器(automatic voltage regulator,AVR)用模型预测控制器(model predictive controller,MPC)替代,并与2级PSS协调作用,通过模型预测和优化求解,得到励磁控制器的最优控制输入,以实现电压调节和增强阻尼之间的动态协调。典型的四机两区系统仿真结果表明,基于模型预测控制的2级PSS设计的控制效果明显优于传统的阻尼控制,可以快速调节机端电压,显著改善互联电网阻尼。     

基于相图凸凹性和系统辨识理论的暂态稳定性快速预测方法

提出了一种与电力系统网络结构、模型以及参数等无关的快速预测暂态稳定性方法。该方法首先基于同步多参数测量装置实时测量的功角以及预测值将系统动态分成两机群,进而将系统动态等值为两机群系统;然后利用具有遗忘因子的在线递推最小二乘方法获得两机群等值模型的参数。结合这些参数在线快速估计等值系统的平衡点以及在线快速计算等值系统的稳定裕度DVn,并利用DVn快速预估系统的稳定性。该方法解决了稳定性预测对系统模型、参数的依赖性以及快速性与准确性之间的矛盾。     

采用广域测量信号的互联电网区间阻尼控制

在大型互联电力系统中，区间模式的低频振荡是限制传输能力的严重瓶颈之一，而经典阻尼控制(如PSS)因限于局部测量不能很好地解决这个问题。迅速发展的广域测量系统能在全网范围内精确测量和高速传递机组相对功角和角频率等量，使得采用广域测量信号构成全局性的区间阻尼控制系统成为可能，进而为提高互联电网的功角稳定性和传输容量提供了契机。文中在一个简单的2区4机电力系统中，研究了采用广域测量信号实现励磁控制器区间阻尼控制环节的设计原理、实现方法和仿真效果，说明了基于广域测量系统的区间阻尼控制能有效抑制区间低频振荡和提高互联系统的传输容量，而且可工程实现。同时就设计适用于复杂电力系统的广域阻尼控制系统提出了一些关键性理论和实际问题，以供进一步深入研究。     

基于广域信息的非线性全局综合控制器

随着同步相量测量单元(PMU)在电力系统中的广泛应用,开展基于广域测量系统(WAMS)的广域控制的研究具有重要的理论和实际意义。由于电力系统稳定问题本质上具有全局性,因此在电力系统的控制规律中引入广域信息可进一步改善系统的动态性能,提高系统承受大扰动的能力。该文采用全系统惯性中心坐标,以发电机转子角距离稳定平衡点最近为控制目标,以汽轮发电机组励磁电压与汽门为被控对象,应用非线性控制的逆系统理论分析了多机系统中励磁与汽门系统的可逆性,并设计了基于广域信息的非线性全局综合控制器,实现了"局部控制,服务全局"的控制策略。通过4机系统的数字仿真对比了该非线性全局综合控制器与常规PID控制器、非线性分散综合控制器的控制效果,结果表明,基于广域信息的非线性全局综合控制器更能减小系统的过渡时间、振荡次数及振荡幅度,更能增加系统的故障临界切除时间,增强系统的暂态稳定性。     

基于广域信息的非线性全局综合控制器

随着同步相量测量单元(PMU)在电力系统中的广泛应用,开展基于广域测量系统(WAMS)的广域控制的研究具有重要的理论和实际意义。由于电力系统稳定问题本质上具有全局性,因此在电力系统的控制规律中引入广域信息可进一步改善系统的动态性能,提高系统承受大扰动的能力。该文采用全系统惯性中心坐标,以发电机转子角距离稳定平衡点最近为控制目标,以汽轮发电机组励磁电压与汽门为被控对象,应用非线性控制的逆系统理论分析了多机系统中励磁与汽门系统的可逆性,并设计了基于广域信息的非线性全局综合控制器,实现了"局部控制,服务全局"的控制策略。通过4机系统的数字仿真对比了该非线性全局综合控制器与常规PID控制器、非线性分散综合控制器的控制效果,结果表明,基于广域信息的非线性全局综合控制器更能减小系统的过渡时间、振荡次数及振荡幅度,更能增加系统的故障临界切除时间,增强系统的暂态稳定性。     

不健全广域信息下时滞非线性鲁棒综合控制器设计

同步相量测量单元(PMU)在电力系统中的广泛应用为基于广域测量系统(WAMS)的广域控制提供了实现条件。由于远方反馈信息的不健全和时滞影响，基于广域信息的闭环电力系统将是一个时滞非线性系统。针对这种时滞非线性系统，结合逆系统理论和鲁棒H￥控制理论，提出不健全广域信息下考虑时滞影响的非线性鲁棒综合控制器的设计方法。首先，应用逆系统方法将强非线性电力系统进行线性化，然后，根据广域信息的不确定性，推导具有干扰输入的时滞线性系统模型，最后，应用线性矩阵不等式(LMI)理论设计该线性系统的鲁棒反馈控制律，进而得到原非线性电力系统的最终控制规律。时域仿真结果表明，当考虑广域信息的不健全和时滞影响时，非线性鲁棒综合控制器仍具有较小的系统过渡时间、振荡次数及振荡幅度，能大幅度增加系统的故障临界切除时间。     

基于广域一体化理念的网络保护系统研究与实施

针对常规保护系统保护对象主要面向单个电力元件,保护设备之间缺乏有效的信息共享的问题,提出并实施了新的基于广域一体化理念的网络保护系统。在研究开发的网络保护系统中,利用电压、电流的同步采样信息以及开关量信息,完成对区域电网多个元件的保护,实现故障点快速定位,不依赖延时实现选择性,优化了保护性能。文中详细地介绍了网络保护系统的结构、功能及工程实施情况。     

基于广域测量系统的电力系统稳定控制

近年随着电网规模扩大、区域系统互联,电力系统出现一些现有方法难以解决的稳定问题,例如,如何持久有效地抑制区间低频振荡等,而同步相量测量技术的发展及广域测量系统(WAMS)的建设为此提供了新的手段.重点结合实际系统应用说明了当前世界上WAMS发展现状及其在电力系统保护与稳定控制中的应用实例.首先,介绍了PMU及WAMS的基本原理与历史发展过程;其次,在详细说明美国与中国WAMS发展现状的基础上,概述了各主要WAMS的规模和PMU的性能水平.最后,从非连续控制及连续反馈控制2个方面介绍了WAMS在电力系统稳定控制中的实际方案.     

基于动态安全域的最优时间紧急控制策略算法

紧急控制是电力系统安全的重要防线,对维持故障及大扰动下系统暂态稳定有重要作用。对电力系统紧急控制的大量仿真表明,当系统遭遇故障多摆失稳时,电力系统事故后紧急控制时间对系统稳定性影响在时间域上是非线性的。基于动态安全域理论对紧急控制时间影响进行量化比较,并提出一种改进的故障后系统最优紧急控制策略计算方法。该方法考虑了紧急控制策略时间维度的优化,能量化反映在多摆失稳情况下紧急控制时间对系统的影响,并计算最优集中紧急控制时间及切除量。IEEE10机39节点系统仿真结果表明,新算法可以优化控制策略,减少控制成本。     

基于深度置信网络的电网安全稳定控制系统故障诊断方法

安全稳定控制系统（安控系统）控制节点多,控制链条长,若因故障导致拒动或者误动,将给电网的运行造成严重危害。安控系统的故障诊断是电力系统安全稳定运行的基础。现有安控系统的故障诊断主要依赖于技术人员依据通信报文辅助判别异常原因,难以对安控系统各个环节故障进行实时诊断。为此,分析了安控系统故障的存在环节和产生原因,提取了安控系统故障特征量;进而建立了基于深度置信网络的安控系统故障诊断模型,提出了安控系统故障诊断方法;最后选取安控系统运行故障样本,验证了故障诊断方法的正确性。     

基于动态安全域的电力系统暂态稳定预防控制、紧急控制及其协调

针对预防控制和紧急控制之间的互补性特点,建立了预防控制和紧急控制协调控制优化问题的数学模型,并在基于扩展等面积准则的动态安全域的基础上,提出了预防控制措施和紧急控制措施搜索算法以及协调控制的优化策略.在进行预防控制措施搜索时,利用适应度函数解决了失稳模式冲突所带来的初始可行解难以求解的问题,全面反映了不同故障不同失稳模式的动态安全域交集的分布.提出的紧急控制措施搜索算法根据切机搜索过程中失稳模式的改变情况来改变最优切机点,避免了切机负效应的影响.最后在8机32节点的系统上进行的算例验证了所提方法的正确性.     

基于广域信息的继电保护实时评价研究

继电保护运行状态监测和状态检修是提高继电保护运行可靠性的重要手段.提出了一种基于广域信息的继电保护实时评价方法,并进行了实时评价系统的研制.实时评价系统通过获取电网调度系统、保信主站和故障录波器主站的信息,对每次继电保护的动作行为进行全局性实时评价、状态评估并生成相应报告,大幅减少了事故分析的时间,增加了事故分析的广度...     

一类控制系统子网络的安全研究

介绍了控制系统网络安全的实现问题 ,主要探讨了以路由器作为防火墙进行有效的包过滤 ,防止对服务器及其它网络设备的攻击 ,以及基于 SSL原理实现数据信息传输的网络安全问题。     

广域测量系统研究综述

广域测量系统WAMS(Wide Area Measurement System)主要源自电力系统时间上同步和空间上广域的要求,利用全球定位系统GPS(Global Position System)时钟同步,进行广域电力系统状态测量。回顾了国内外WAMS的发展概况。介绍了WAMS的结构,对现有功角和相量测量原理进行了比较。最后论述其同步故障录波、引入状态估计、功角监视等应用功能及发展趋势。     

广域测量技术在电力系统中的应用研究进展

大规模交直流混合电网的建设和发展,对电力系统稳定和控制在空间广度和时间维度上提出了更高的要求。广域测量系统(Wide Area Measurement System,WAMS)的同步量测数据在空间和时间上满足上述要求,因而研究WAMS技术在电力系统中的应用十分必要。从WAMS的结构和原理出发,总结了近五年来广域测量系统在电力系统动态监测与故障分析、辨识与估计、系统稳定控制和广域保护等方面的研究进展,并详细分析了其中存在的问题。最后展望了广域测量技术需要进一步研究的问题,指出基于WAMS技术构建大规模互联电力系统的广域安全监测及控制系统是一个很有意义的研究方向。     

基于留数的广域阻尼控制协调优化设计

广域阻尼控制器在提高主导模式阻尼的同时也可能导致其他模式阻尼的恶化,因此需要对广域阻尼控制器进行协调优化设计.从多模式阻尼协调问题的本质出发,基于留数的概念分析了广域阻尼控制器对不同模式产生的影响,从2个方面进行阻尼协调设计:一方面通过根轨迹法选择控制器地点或反馈信号,另一方面通过改进的粒子群算法进行控制器参数优化,使得在增强主导模式阻尼的同时能避免对非主导模式阻尼的较大影响.通过4机系统上的算例对提出的阻尼协调设计方法进行了验证,说明基于根轨迹的控制和观测配置方法或者基于PSO控制器参数优化可以找到一组配置使得所有非主导模式阻尼不被恶化,或者提供一个将非主导模式阻尼损失降至最低的选择.     

广域智能控制系统平台构建方案

为了更好地保障国内跨区电网安全稳定可靠运行,笔者在现有的电网控制系统基础上,介绍了多种技术形成的广域智能控制系统平台方案的构建,实现了包括广域差动保护、广域稳定控制、失步解列、频率电压紧急控制等多层次的快速协同控制和跨多个变电站系统级的同步采样及远程实时通信.