[發明專利]基于響應的受端電網電壓穩定全過程態勢評估及防控方法

有效

• 申請號: 201310142221.8
• 申請日: 2013-04-23
• 公開（公告）號: CN103279639A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發明（設計）人: 馬世英;劉道偉;仲悟之;宋墩文;陳勇;侯俊賢;張健;王毅;王虹富;董毅峰;張志強
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;中國電力科學研究院;遼寧省電力有限公司
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

技術領域

本發明涉及各種電網仿真或測量數據的受端電網電壓穩定安全評估與輔助決策領域，具體涉及一種基于響應的受端電網電壓穩定全過程態勢評估及防控方法。

背景技術

電網互聯范圍的不斷擴大、電力工業市場化體制改革的不斷深入，以及特高壓交直流輸電、可再生能源發電的持續接入，增加了電網運行的不確定性和間歇性，使得電網運行環境日益復雜、發生擾動的概率更大且波及范圍更廣，對運行環境下的電網安全穩定運行及全過程防控提出了更高的要求。

宏觀來說，電網分為發端、輸電網絡和受端3部分。廣義受端電網主要以負荷集中地區為中心，通過周邊聯絡線與遠距離廣義發端電源相連，進而實現電能的供需平衡。隨著社會、經濟及電力工業的快速發展，受端系統規模迅猛增大且其復雜度越趨復雜。由于能源和負荷中心區域分布的不匹配，以及考慮環境等因素制約，受端系統內部電源支撐不足，大量電能需要從遠方進行遠距離傳輸。

20世紀80年代以來，國際上多個大型電力系統相繼發生多起電壓持續偏低、電壓崩潰事件，導致大面積、長時間的供電中斷，造成巨大的經濟損失和社會影響，使電壓穩定逐漸成為國際電工學界關注的焦點。電壓穩定問題主要包括靜態電壓穩定和動態電壓穩定，從時間上劃分，動態電壓穩定問題可以分為暫態電壓穩定和中長期電壓穩定。

當前，電壓穩定研究的重點主要包括電壓穩定性問題發生的過程、機理、指標和影響因素，其中包括具體的數學建模、分析和計算方法，并開發出了多種電壓穩定計算、分析工具以及防止電壓崩潰的自動控制系統等。對于靜態電壓穩定問題，目前已有許多被普遍接受的計算方法，如潮流多解法、連續潮流法、最近電壓崩潰點法等。而人們對動態電壓穩定分析的研究還不夠深入，尤其是動態電壓穩定問題波及的時間框架比較長，難以對它們進行統一的分析。暫態電壓穩定和暫態功角穩定采用的數學模型比較接近，可采用傳統的時域仿真方法進行分析。而中長期電壓穩定仿真通常使用的方法是在時域仿真程序中加入與中期電壓穩定相關的元件模型。

基于網絡建模和數值計算的電壓穩定相關仿真分析方法具有直觀、信息豐富等優點，是現有電網安全分析與策略校核重要的工具，也是電網調度部門指導電力系統運行的主要依據。可見，電力系統仿真分析結果的可信度直接關系到系統的安全經濟運行。目前，用于電力系統靜態電壓穩定和動態電壓穩定仿真的數值算法比較成熟，引起仿真不準確的原因主要是系統中元件模型與參數的不準確。近年來發生的幾次大停電事故后仿真發現，使用現有的仿真數據庫不能重現實際系統失穩，仿真的準確性存在很多問題。基于數學建模和仿真的分析方法，受電網模型、參數以及數值計算等因素的制約，在應用規模、速度及可靠性等方面很難適應電壓穩定實時防控的要求。基于“離線決策，在線匹配”的電壓安全防控模式不能完全匹配電網真實工況，且受模型和參數的影響，所得方案有時過于保守（或樂觀），尤其是組合爆炸問題嚴重限制了可能考慮工況的數量。因此，電網需要離線和在線相結合的綜合安全評估及防御系統。計算機、通訊、網絡等技術的進步，使廣域測量系統(Wide?Area?Measurement?System，WAMS)在多個網調和省調投入使用，為實時環境下的電網運行態勢量化評估帶來新的機遇。

從物理動態恢復特性和對外表象而言，電壓穩定問題主要聚焦于受端電網，具有一定的局部特性，電壓失穩（或崩潰）往往貫穿于電網靜態（準穩態）、暫態或者中長期全過程中。然而，到目前為止，成熟的電壓穩定靜態、暫態和中長期分析方法和軟件都針對具體問題具有較強的獨立性。同樣，基于WAMS系統的電網穩定分析與控制主要聚焦于兩個方面：一是基于實測軌跡的暫態功角穩定預估；二是基于戴維南等值方法的靜態電壓穩定評估與控制。而基于WAMS系統的暫態電壓穩定快速評估與自適應控制方面的研究及工程應用幾乎沒有。

面對當前電網發展格局，針對不同狀態和場景的電壓穩定問題，貫穿利用已有成熟的分析算法和軟件，結合成熟的WAMS系統平臺，全面深入研究大受端電網全過程電壓穩定序列化評估、決策和數據融合處理機制，探索并研發離線仿真與在線軌跡相結合的高效過程化模塊智能化啟動和相互校驗方法，建立基于多信息源的受端電網電壓全過程綜合在線安全校核及實時防御系統體系。

發明內容