談電網穩定分析廣域測量系統應用

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【摘要】近年來，隨著電網規模的不斷擴大，電網的全局穩定問題日益突出。廣域測量系統實現了對電網的動態監視，可以廣泛應用于電網穩定分析之中。本文將重點討論廣域測量系統在電網穩定分析之中的應用情況，最后指出了需要進行深入研究的領域。

【關鍵詞】廣域測量系統；相量測量單元

引言

當今社會對電力資源的需求日益增長且依賴度不斷提升，這對電網的穩定運行提出了更高的要求。隨著電力系統規模的迅速擴大，電網的穩定運行面臨著更多的風險，失穩問題更加突出。如果能同步采集大電網不同節點的相應數據并進行安全評估和分析，進而采取相應的措施，對保證電網安全穩定運行有著重要意義。基于遍布電力系統的相量測量單元（PhasorMeasurementUnit，PMU）和現代通信技術的廣域測量系統（WideAreaMeasurementSystem，WAMS）以全球定位系統（GlobalPositioningSystem，GPS）或者北斗導航系統的時鐘信號為統一時間坐標，具有范圍廣、速度快、精度高、信息量大、時鐘同步的特點，將電力系統的監測水平提高到實時動態水平[1]，為電網穩定分析提供了有力的技術支撐。

1廣域測量系統的應用

廣域測量系統利用遍布全網各處的相量測量單元獲取各處節點的相關數據，利用GPS系統或者北斗系統為所有數據固定統一的時間坐標并利用各種現代的先進通信手段進行數據的傳輸整合，克服了空間上和時間上的各種差異，為全網同一時間節點的狀態對比分析提供了技術手段，可以實現在時間-空間-幅值三維坐標下同時觀察電力系統全局的機電動態過程全貌[2]，為電網穩定分析提供了強有力的技術支持。

1.1電壓穩定分析

對電壓數據進行監測和分析，避免電壓失穩的出現，是構建安全可靠電網的基礎。利用WAMS的量測數據，文獻[3]提出一種改進的戴維南等值模型，對改進模型的量測方程、可解條件、求解方法和誤差分析等方面進行研究，以負荷裕度為電壓穩定性指標；文獻[4]采用最小二乘法擬合出電壓、電流相量隨負荷增長的變化趨勢，利用電壓穩定復合判據來評估電壓穩定性；文獻[5]根據系統在重負荷情況下網損增長率特性確定電壓的穩定裕度評估指標并利用PMU提供的節點相量快速實現在線評估。

1.2頻率穩定分析

頻率穩定是電力系統穩定運行的一個重要標志，快速精確地預測分析系統擾動后的頻率及其變化趨勢具有重要的意義。文獻[6]利用擾動后瞬間的廣域量測數據計算雅可比矩陣，預測出系統在擾動后的穩態頻率以及保證系統穩態頻率為整定值的切負荷量。文獻[7]利用廣域測量系統獲取電網受到擾動之后的實測數據并進行預處理和特征篩選，輸入到已離線訓練好的SVM模型中，依次進行直流互聯異步電網擾動后的頻率穩定控制方案制定。文獻[8]通過對復雜多分區電網發生功率缺額擾動的動態頻率特性的深入分析，建立基于廣域局部量測信息的功率缺額估計模型，進而設計實現了自適應低頻保護與控制方案。

1.3暫態穩定分析

暫態穩定是電力系統穩定的另一個重要方面。文獻[9]將廣域測量系統的暫態穩定在線預測結果和本地保護裝置的信號作為穩定判據，將故障時間作為功角不穩定量化的依據，回避了根據功角軌跡評估故障后系統穩定裕度的難題。文獻[10]基于計算奇異擾動理論，結合電力系統多時間尺度特征，動態地將系統方程降階，將WAMS和數字仿真相結合進行快速暫態仿真。文獻[11]從少量關鍵布點PMU提供的信息中捕捉故障后最超前和最滯后的機組對，通過擬合其相對功角特性曲線并應用等面積準則進行暫態穩定類型的快速判別和穩定性指標的快速計算。文獻[12]分析了WAMS用于構建全局協調的電力系統暫態不穩定性預測與緊急控制系統時應具備的基本條件。快速準確地進行擾動識別、定位和受擾軌跡預測，對于暫態穩定分析和仿真有著積極意義。文獻[13]選取擾動后的PMU實測正序支路電流相量作為特征提取量，利用疊加原理求取支路電流的估計擾動分量，通過實測和預設事件達到兩者之間的快速匹配，實現對擾動類型和位置的快速識別。文獻[14]以具有特定變化規律的電氣量作為模式特征，基于WAMS量測數據，采用模式識別對電網中發生的大擾動和常規操作類型進行統一識別。文獻[15]進行電壓可觀性分析以確定保留節點，并在邊界節點引入等效元件進行辨識，以PMU量測值為初值，將降階系統與各動態有源元件相結合，實現系統的受擾軌跡預測。

2結語

由上所述可以看到廣域測量系統由于其不受空間時間限制的特點而得到了深入的研究和廣泛的應用。在智能電網已成為未來電網發展趨勢的背景之下，廣域測量系統必將發揮更大的作用。筆者認為在現有的廣域測量系統應用研究的基礎之上，可以在以下幾個方面進行更加深入的研究：（1）將互聯網大數據技術更好地應用于廣域測量系統；（2）如何更加優化廣域測量系統中相量測量單元的布點和配置，在節約成本的同時又能發揮出最大的作用；（3）將廣域測量技術應用于電網運行可視化技術之中；（4）加強廣域測量系統在電網調控運行業務中的實際應用，為電網智能調控提供強有力的技術支持；（5）加強廣域測量系統在電網故障診斷、設備狀態估計等領域的應用研究；（6）在大區電網交直流互聯的背景下更好地發揮廣域測量系統的作用。

參考文獻

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作者：荊睿 單位：國網四川省電力公司天府新區供電公司