谈电网稳定分析广域测量系统应用

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【摘要】近年来，随着电网规模的不断扩大，电网的全局稳定问题日益突出。广域测量系统实现了对电网的动态监视，可以广泛应用于电网稳定分析之中。本文将重点讨论广域测量系统在电网稳定分析之中的应用情况，最后指出了需要进行深入研究的领域。

【关键词】广域测量系统；相量测量单元

引言

当今社会对电力资源的需求日益增长且依赖度不断提升，这对电网的稳定运行提出了更高的要求。随着电力系统规模的迅速扩大，电网的稳定运行面临着更多的风险，失稳问题更加突出。如果能同步采集大电网不同节点的相应数据并进行安全评估和分析，进而采取相应的措施，对保证电网安全稳定运行有着重要意义。基于遍布电力系统的相量测量单元（PhasorMeasurementUnit，PMU）和现代通信技术的广域测量系统（WideAreaMeasurementSystem，WAMS）以全球定位系统（GlobalPositioningSystem，GPS）或者北斗导航系统的时钟信号为统一时间坐标，具有范围广、速度快、精度高、信息量大、时钟同步的特点，将电力系统的监测水平提高到实时动态水平[1]，为电网稳定分析提供了有力的技术支撑。

1广域测量系统的应用

广域测量系统利用遍布全网各处的相量测量单元获取各处节点的相关数据，利用GPS系统或者北斗系统为所有数据固定统一的时间坐标并利用各种现代的先进通信手段进行数据的传输整合，克服了空间上和时间上的各种差异，为全网同一时间节点的状态对比分析提供了技术手段，可以实现在时间-空间-幅值三维坐标下同时观察电力系统全局的机电动态过程全貌[2]，为电网稳定分析提供了强有力的技术支持。

1.1电压稳定分析

对电压数据进行监测和分析，避免电压失稳的出现，是构建安全可靠电网的基础。利用WAMS的量测数据，文献[3]提出一种改进的戴维南等值模型，对改进模型的量测方程、可解条件、求解方法和误差分析等方面进行研究，以负荷裕度为电压稳定性指标；文献[4]采用最小二乘法拟合出电压、电流相量随负荷增长的变化趋势，利用电压稳定复合判据来评估电压稳定性；文献[5]根据系统在重负荷情况下网损增长率特性确定电压的稳定裕度评估指标并利用PMU提供的节点相量快速实现在线评估。

1.2频率稳定分析

频率稳定是电力系统稳定运行的一个重要标志，快速精确地预测分析系统扰动后的频率及其变化趋势具有重要的意义。文献[6]利用扰动后瞬间的广域量测数据计算雅可比矩阵，预测出系统在扰动后的稳态频率以及保证系统稳态频率为整定值的切负荷量。文献[7]利用广域测量系统获取电网受到扰动之后的实测数据并进行预处理和特征筛选，输入到已离线训练好的SVM模型中，依次进行直流互联异步电网扰动后的频率稳定控制方案制定。文献[8]通过对复杂多分区电网发生功率缺额扰动的动态频率特性的深入分析，建立基于广域局部量测信息的功率缺额估计模型，进而设计实现了自适应低频保护与控制方案。

1.3暂态稳定分析

暂态稳定是电力系统稳定的另一个重要方面。文献[9]将广域测量系统的暂态稳定在线预测结果和本地保护装置的信号作为稳定判据，将故障时间作为功角不稳定量化的依据，回避了根据功角轨迹评估故障后系统稳定裕度的难题。文献[10]基于计算奇异扰动理论，结合电力系统多时间尺度特征，动态地将系统方程降阶，将WAMS和数字仿真相结合进行快速暂态仿真。文献[11]从少量关键布点PMU提供的信息中捕捉故障后最超前和最滞后的机组对，通过拟合其相对功角特性曲线并应用等面积准则进行暂态稳定类型的快速判别和稳定性指标的快速计算。文献[12]分析了WAMS用于构建全局协调的电力系统暂态不稳定性预测与紧急控制系统时应具备的基本条件。快速准确地进行扰动识别、定位和受扰轨迹预测，对于暂态稳定分析和仿真有着积极意义。文献[13]选取扰动后的PMU实测正序支路电流相量作为特征提取量，利用叠加原理求取支路电流的估计扰动分量，通过实测和预设事件达到两者之间的快速匹配，实现对扰动类型和位置的快速识别。文献[14]以具有特定变化规律的电气量作为模式特征，基于WAMS量测数据，采用模式识别对电网中发生的大扰动和常规操作类型进行统一识别。文献[15]进行电压可观性分析以确定保留节点，并在边界节点引入等效元件进行辨识，以PMU量测值为初值，将降阶系统与各动态有源元件相结合，实现系统的受扰轨迹预测。

2结语

由上所述可以看到广域测量系统由于其不受空间时间限制的特点而得到了深入的研究和广泛的应用。在智能电网已成为未来电网发展趋势的背景之下，广域测量系统必将发挥更大的作用。笔者认为在现有的广域测量系统应用研究的基础之上，可以在以下几个方面进行更加深入的研究：（1）将互联网大数据技术更好地应用于广域测量系统；（2）如何更加优化广域测量系统中相量测量单元的布点和配置，在节约成本的同时又能发挥出最大的作用；（3）将广域测量技术应用于电网运行可视化技术之中；（4）加强广域测量系统在电网调控运行业务中的实际应用，为电网智能调控提供强有力的技术支持；（5）加强广域测量系统在电网故障诊断、设备状态估计等领域的应用研究；（6）在大区电网交直流互联的背景下更好地发挥广域测量系统的作用。

参考文献

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作者：荆睿 单位：国网四川省电力公司天府新区供电公司