電力系統(tǒng)低頻低壓切負(fù)荷控制的優(yōu)化與協(xié)調(diào).pdf

1、基于軌跡驅(qū)動、采用分散式反饋控制律的校正控制是防御大停電事故的最后一道防線，不僅是彌補預(yù)防控制和緊急控制欠控的有效手段，也是對付小概率特別嚴(yán)重事故的關(guān)鍵措施，配置優(yōu)化的、協(xié)調(diào)的、自適應(yīng)的校正控制對保證系統(tǒng)安全、經(jīng)濟運行的重要性不言而喻。 低頻低壓切負(fù)荷（UF/UVLS）是校正控制的重要組成部分，通過低頻、低壓不安全現(xiàn)象驅(qū)動LS措施，以主動的、盡可能少的切負(fù)荷（LS）來保全系統(tǒng)的全局安全穩(wěn)定性。傳統(tǒng)的基于單機單負(fù)荷模型的低頻切負(fù)荷

2、（UFLS）和低壓切負(fù)荷（UVLS）的整定方法不能滿足現(xiàn)代互聯(lián)電力系統(tǒng)的要求，同時為了保證暫態(tài)電壓安全，需要配置暫態(tài)UVLS。 基于實際受擾軌跡量化理論和風(fēng)險控制的LS協(xié)調(diào)優(yōu)化是主要的發(fā)展方向。對實際受擾軌跡的量化，不僅能夠精確反映軌跡的安全穩(wěn)定程度，而且可以求取裕度對不同控制措施的靈敏度/性價比信息，為指導(dǎo)控制措施的尋優(yōu)方向和揭示控制機理奠定了理論基礎(chǔ)。風(fēng)險將不確定因素、安全性和經(jīng)濟性統(tǒng)一在貨幣量綱，用主動停電的代價代替不受控

3、停電的代價，實現(xiàn)風(fēng)險的工程計算，基于風(fēng)險的優(yōu)化可以實現(xiàn)安全經(jīng)濟一體化決策。 本文主要研究暫態(tài)低頻低壓切負(fù)荷的優(yōu)化與協(xié)調(diào)，主要工作集中在以下幾個方面： 從UF/UVLS優(yōu)化問題的要素和研究內(nèi)容出發(fā)，評述該時變非線性的時-空-物綜合的風(fēng)險優(yōu)化問題的特點、求解技術(shù)、現(xiàn)狀，并展望其發(fā)展方向。涉及的要素包括目標(biāo)函數(shù)、約束、故障集、控制方式、控制地點、控制時間、搜索策略。提出基于軌跡量化分析和風(fēng)險控制的發(fā)展方向，在此基礎(chǔ)上研究切負(fù)荷

4、（LS）控制的機理，實現(xiàn)低頻與低壓、前饋與反饋、暫態(tài)與中長期LS的綜合協(xié)調(diào)。 在有關(guān)文獻(xiàn)研究功角穩(wěn)定控制負(fù)效應(yīng)的基礎(chǔ)上，基于實際受擾軌跡的量化理論，深入研究了UF/UVLS的控制機理，分別發(fā)現(xiàn)LS對暫態(tài)頻率及電壓安全的控制負(fù)效應(yīng)現(xiàn)象，從LS的正反兩方面影響揭示了控制負(fù)效應(yīng)的機理，通過計算LS的實效量驗證了機理的正確性。系統(tǒng)機組間功角搖擺幅度越大，對暫態(tài)電壓跌落安全越不利， LS后，若系統(tǒng)的主導(dǎo)振蕩模式發(fā)生了變化，造成振蕩中心轉(zhuǎn)移

5、，有可能引發(fā)更為嚴(yán)重的電壓跌落。另外，互聯(lián)系統(tǒng)的受端停機故障可能造成送端暫態(tài)頻率/電壓跌落，送端UF/UVLS使聯(lián)絡(luò)線兩端功角差加大，不利于功角穩(wěn)定性。文中通過對易于復(fù)現(xiàn)的3機9節(jié)點系統(tǒng)和實際電力系統(tǒng)的仿真，驗證了上述機理的正確性。UF/UVLS控制負(fù)效應(yīng)的研究探索了電力系統(tǒng)穩(wěn)定問題的復(fù)雜性，提高了LS控制優(yōu)化的強壯性。 UF/UVLS的協(xié)調(diào)優(yōu)化是離散變量（地點和輪次）和連續(xù)變量（各輪的控制量）的混合優(yōu)化問題。它具有高維時變非

6、線性微分代數(shù)方程組的穩(wěn)定性約束，包括功角有界穩(wěn)定性和振蕩阻尼，及代數(shù)變量的偏離量，并考慮多工況、多場景、多控制點、多輪次。將其解耦為下列子問題： （1）裝置布點的優(yōu)化：綜合違規(guī)母線（違規(guī)嚴(yán)重程度，不可中斷負(fù)荷量及代價）和控制母線（控制靈敏度，可中斷負(fù)荷量及代價）的各種因素，提出控制母線貢獻(xiàn)度的概念，按控制母線對所有不安全故障的綜合貢獻(xiàn)度動態(tài)排序優(yōu)化裝置布點. （2）首輪LS初值優(yōu)化：兼顧有效控制母線和安全裕度對故障進(jìn)行排

7、序的基礎(chǔ)上，從有效控制母線數(shù)最少和故障嚴(yán)重程度最小的故障開始，按控制母線對單一故障的貢獻(xiàn)度逐個故障地確定LS點和LS量，并將已有整定結(jié)果作為場景，動態(tài)更新控制母線的貢獻(xiàn)度排序。計及后續(xù)故障整定結(jié)果對較早處理故障的貢獻(xiàn)，將后續(xù)故障的整定結(jié)果作為固定場景校核、修正前面故障的整定結(jié)果，迭代優(yōu)化首輪初值； （3）后續(xù)輪LS優(yōu)化：在首輪初值優(yōu)化的基礎(chǔ)上以多工況下各故障的欠切風(fēng)險和過切風(fēng)險代價之和最小為目標(biāo)進(jìn)行后續(xù)輪次的優(yōu)化，通過替代前一輪

8、LS量的機會性價比對控制母線進(jìn)行動態(tài)排序，優(yōu)先在機會性價比高的控制母線優(yōu)化整定后續(xù)輪LS量，迭代求取所有控制母線的后續(xù)輪LS量，直到目標(biāo)函數(shù)不再明顯變化為止； （4）UF/UVLS的協(xié)調(diào)：單獨優(yōu)化基礎(chǔ)上，分析暫態(tài)頻率/電壓跌落時空分布特性后，提出按“解耦優(yōu)化-迭代協(xié)調(diào)”方式協(xié)調(diào)UFLS和UVLS，通過UF/UVLS方案的迭代充分考慮了UF/UVLS間的交互影響，保證了系統(tǒng)的安全性和LS控制的經(jīng)濟性。 對實際系統(tǒng)UF/UV