（电力系统及其自动化专业论文）基于广域测量信息的失步解列判据与控制方案研究.pdf

山东大学博士学位论文 列判据与控制系统方案。所提出的解列判据与方案，采用多端量测量， 能够准确地跟踪失步振荡中心、识别系统失步状态，对运行方式与故障 形态的变化具有较好的自适应性，对不同的失步模式可靠地响应。所采 用的分层分布控制结构计及了大规模互联电力系统的特点，具有较强的 实用性。论文主要的研究工作和创新性成果如下： 1 提出了一种基于p m u 量测量的改进失步判据。基于单端量的 u c o s q 判据可以根据振荡中心电压的变化规律来区分失步振荡、同步振荡 和短路故障。通过对系统失步时各电气量变化规律和振荡中心特征的分 析，可知当系统可以等值为幅值相等的两机系统且各处阻抗角一致时， u c o s q o 实质上反映了系统振荡电压的最低值。但是，当等值的两机系统幅 值不相等时，有可能出现u c o s q o 没有物理意义的情况，从而无法确定失步 振荡中心位置。利用p m u 测量的联络线两端电压相角差，辅助识别系统 的失步状态，确定失步振荡中心的位置，弥补基于单端量的u c o s 醪l j 据的 不足。 对新英格兰1 0 机3 9 节点系统和山东电网进行仿真。利用同调分群结 果设置解列点，执行基于p m u 量测量的改进失步判据，识别系统的失步 状态。仿真结果表明该改进失步判据准确地跟踪失步振荡中心，识别系 统失步状态。 2 提出了一种适用于系统断面的自适应复合解列判据。系统从遭 受扰动后发生摇摆到失步是一个复杂的过程，各种参数在不同阶段的特 性不同，不同的判据各有利弊。可用不同的判据构成复合判据，互为补 充，扬长避短。将系统按失步断面解列是一种有效的方法，它的优点是 能根据不同的失步模式按不同的失步断面解列。在分析电力系统失步振 荡过程和各种失步解列判据的基础上，提出了一种适用于失步断面的自 适应复合解列判据。该复合判据不仅利用主判据u c o s q o 反映振荡中心电压 的变化规律，而且以动作特性独立于振荡中心位置的电流变化量作为辅 助判据，可及时检测系统是否失步。主判据与辅助判据相辅相成，可靠 地实施解列。 以山东电网为例进行仿真。根据电力系统调度分层、分区的特点， i i 山东大学博士学位论文 依照调度分区在线搜索解列断面，即在线搜索失稳部分与剩余部分之间 的联络线。利用p m u 测量解列断面的多端信息，把基于单端量针对等值 两机系统单一线路u c o s q ) 判据转化为系统失步状态判据。仿真结果表明系 统断面复合判据对运行方式与故障形态的变化具有较好的自适应性，可 靠地响应复杂多机系统的失步模式，准确性高。 3 提出了一种基于广域测量信息的失步解列控制系统方案。在对 现有失步解列方案和电力系统分层分区结构进行分析的基础上，对失步 解列措施的协调与配合进行了探讨，指出目前存在的主要问题，提出了 一种基于广域测量系统( w a m s ) 和多a g e n t 的失步解列控制系统方案， 着重解决多区域互联电力系统的复杂失步模式。该控制系统采用分层分 布结构，由控制中心层、区域控制层和就地执行层三层协调合作，完成 失步解列控制的协调优化，保证整个电网的稳定运行。控制中心层收集 和处理涉及全系统的综合信息，识别整个电网的运行状况，搜索解列断 面，识别区域系统之间的失步振荡，与紧急控制措施协调，并将有关运 行方式的信息和解列控制方案下传到区域控制层和就地执行层。根据电 网的结构和特点，将整个系统分成若干区域，而区域控制层包括若干区 域控制子站，负责采集区域内系统运行信息，进行失步断面的协调优化 和断面的失步状态识别，并把必要的信息向就地执行层传送；就地执行 层有若干本地解列子站，采集就地信息，实施传统的就地解列控制，同 时也可以从主站接收实时的解列控制策略和正确的解列装置动作信息。 从而实现各层次既能相对独立工作又能协调一致的分层解列控制方案， 较好地解决大规模互联电力系统的解列控制问题。 针对新英格兰1 0 机3 9 节点系统和“三华“电网进行仿真，结果表明 该控制系统方案能够从电力系统全局出发，实时监控系统状态，在线搜 索合理的解列策略，实现失步状态的快速识别和解列断面之间解列措施 的协调与配合，自动适应系统电网结构与运行方式的变化。 关键词：电力系统；广域测量系统；失步解列；复合解列判据； 解列控制系统 i i i a b s t r a c t t h ea d v a n c e m e n to fi n t e r c o n n e c t e dp o w e rg r i d sp r o v i d e ss t r o n g s u p p o r t sf o ri m p r o v e m e n to fs o c i o e c o n o m i cs i t u a t i o n m e a n w h i l e ，i ta l s o b r i n g sn e wc h a l l e n g e st os e c u r i t ya n ds t a b i l i t yo fp o w e rs y s t e m s h u g e e f f o r t sh a v eb e e nm a d et oa v o i db l a c k o u t sw o r l d w i d eb u tc a s c a d i n go u t a g e s w h i c he v o l v e di n t oc a t a s t r o p h i cb l a c k o u t ss t i l lh a p p e n e d a sar e s u l t ，m o r e a n dm o r er e s e a r c ho nh o wt od e a lw i t hu n s t a b l e c o n d i t i o n so f i n t e r c o n n e c t e d p o w e rs y s t e mi sn e c e s s a r ya n dr e s o n a b l e o u t - o f - s t e p s p l i t t i n gc o n t r o l i so n eo fi m p o r t a n tm e a n st od e f e n dp o w e rs y s t e m s b l a c k o u t s ，e n s u r es t a b i l i t ya n dr e l i a b i l i t yo fp o w e rs y s t e m s w h e n o s c i l l a t i o no c c u r si ni n t e r c o n n e c t e dp o w e rs y s t e m s ，i fp r o p e ra u t o m a t i c c o n t r o la c t i o n so ro p e r a t o ri n t e r v e n t i o na r en o tt a k e nd e c i s i v e l y ，t h es y s t e m m a yb es u s c e p t i b l et of u r t h e rf a i l u r e sa n ds u b s e q u e n tc a s c a d i n g i ti s i m p e r a t i v et od e v e l o pn e ws t r a t e g i e so fs p l i t t i n gc o n t r o ls c h e m e st od e t e c t i n s t a b i l i t ya n dt a k e r e m e d i a la c t i o n st o p r e v e n tp o w e rs y s t e mf r o m w o r l d w i d eb l a c k o u te m e r g e n c y t h el o n gt i m ee x p e r i e n c e sf o rp o w e rs y s t e mo p e r a t i o nh a v es h o w nt h a t n om a t t e rh o ws t r i c tt h er e q u i r e m e n t sf o rp o w e rs y s t e ms t a b i l i t y ，a n dh o w p e r f e c tt h em e a s u r e sa r e ，t h e r ew o u l db es o m eu n p r e d i c t a b l ec a s u a lf a u l t s w o r k i n gt o g e t h e rt oc a u s ei n s t a b i l i t y h o w e v e r ，t h ee x p e n s ef o rt o os t r i c t s e c u r i t yr e q u i r e m e n t si sv e r yh i g h w h e nt h es t a b i l i t yo fp o w e rs y s t e mi s d e s t r o y e d ，t h ek e yq u e s t i o ni sh o wt od e t e c ta n dp r e v e n to s c i l l a t i o n s r a t i o n a l l ya n dq u i c k l y ，a n dh o wt or e s t o r a t i o nr a p i d l y i nc h i n a ，w h e na n i n t e r c o n n e c t e d g r i d i s s u b j e c t e d t o l a r g e d i s t u r b a n c e sa n db e c o m e s o u t - o f - s t e p ，o u t - o f - s t e ps p l i t t i n gc o n t r o lh a sb e e nu s e dw i d e l ya st h el a s t r e s o r tf o rp r e v e n t i n gw i d e s p r e a db l a c k o u t b u tt h e r ea r es o m ep r o b l e m so f o u t o f - s t e ps p l i t t i n gc o n t r o l s ：1 ) m o s to ft h ec r i t e r i o n sa r ed e s i g n e db a s e d o ne q u i v a l e n tt w o - m a c h i n es y s t e mm o d e l ，s p l i t t i n gc o n t r o l sw i l ln o tb e s u i t a b l et ot h ei n t e r c o n n e c t e d p o w e rg r i d s ；2 ) a l o to fc o n v e n t i o n a l o u t o f - s t e pc r i t e r i o n sa r eb a s e do nl o c a ls i g n a l s ，w h i c hc a nn o tf o l l o wd r i f t o ft h ed y n a m i c so s c i l l a t i o nc e n t e ra n dc a nn o tb ea d a p t i v et ot h ec h a n g eo f s y s t e mn e t w o r kt o p o l o g y ；3 ) o u t o f - s t e ps p l i t t i n gs c h e m e sa r en o ta b l et o a d ju s tt oc o m p l e xo s c i l l a t i o nc o n d i t i o n s i v 山东大学博士学位论文 i n t h i s p a p e r ，t h o u g ha n a l y s i s i n g t h ec h a r a t e r i s t i c so fe l e c t r i c a l p a r a m e t e r so fo u t - o f - s t e pi n t e r f a c ea n dc u r r e n ts p l i t t i n gs c h e m e si nt h e a c t u a lf i e l d ，n e w o u t - o f - s t e ps p l i t t i n gc r i t e r i o n s a n ds p l i t t i n gc o n t r o l s c h e m e sb a s e do nw a m si n f o r m a t i o na r ep r o p o s e d t h es p l i t t i n gc r i t e r i o n a n ds p l i t t i n gc o n t r o ls c h e m eo fp o w e rs y s t e mh a v ec o r r e c tf u n c t i o n so f i n i t i a t i n gt h es e p a r a t i o ne q u i p m e n t ，c a p t u r i n gt h eo s c i l l a t i o nc e n t e ra n d o u t o f - s t e pi n t e r f a c e ，c o o r d i n a t i n gs p l i t t i n g c o n t r o l sa n ds p l i t t i n gt h e o u t - o f - s t e pa r e af r o mt h em a i ns y s t e mt i m e l ya n da c c u r a t e l yw h e nt h e o u t o f - s t e ph a p p e n si nt h ei n t e r c o n n e c t e ds y s t e m t h em a i nr e s e a r c hw o r k a n di n n o v a t i v ef r u i t so ft h ed i s s e r t a t i o na r ea sf o l l w i n g 1 b a s e do nt h ep h a s o rm e a s u r e m e n t su n i t s ( p m u s ) ，a na d a p t i v e u c o s ( pi m p r o v i n gc r i t e r i o nf o ro u t o f - s t e ps p l i t t i n g t oo b t a i nq u i c ka n d s e l e c t a b l e d i s c o n n e c t i n g a c t i o n si s p r o p o s e d i nt h ep a p e r t h eu c o s p o u t o f - s t e ps p l i t t i n g c r i t e r i o nc a n i d e n t i f y o u t - o f - s t e po s c i l l a t i o n ， s h o r t c i r c u i tf a u l ta n ds y n c h r o n o u so s c i l l a t i o nw h i c hb a s e do nt h ec h a n g i n g t r a c ko ft h ev o l t a g eo fo s c i l l a t i o nc e n t e r h o w e v e r ，i np r a c t i c a ls y s t e m u c o s 9m a yn o ta b l et or e p r e s e n tv o l t a g ea ta n yl o c a t i o no ft h eo u t - o f - s t e p c e n t e ra n dh a sn os p e c i f i cp h y s i c a lm e a n i n g o nt h eo t h e rh a n d ，t h eu c o s ( p c r i t e r i o nb a s e do nl o c a li n f o r m a t i o nm a yb em i s j u d g e db e c a u s ea m p l i t u d e s o fe q u i v a l e n te l e c t r i cp o t e n t i a lo fb o t hs i d e sa r ed i f f e r e n ti np r a c t i c a l s y s t e m ，s ot h ep o w e rs y s t e mm i g h tb ei nad a n g e r o u sc o n d i t i o n t h ec h a n g e o fa n g l ed i f f e r e n c eo fv o l t a g ep h a s o rb a s e do np m u sc a nr e f l e c tt h e o u t o f - 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s t e pd e t e c t i n gc o m p o s i t ec r i t e r i o nf o r v 山东大学博士学位论文 暑i i m i 鼍鼍鼍曼! 鲁曼皇曼鼍詈鲁皇曼鼍皇皇詈e 鼍詈詈曼詈! ! 鼍 o u t - o f - s t e ps p l i t t i n gi n t e r f a c ei sp r o p o s e d w h e nt h es y n c h r o n i z a t i o nl o s s t a k e sp l a c e ，d i s c o n n e c t i n gt h ei n t e r f a c eo fo u t o f - s t e pi sc o n s i d e r e dt h e m a i ns o l u t i o nt op r e v e n tp o w e rs y s t e mf r o mc o l l a p s e t h r o u g ht h ea n a l y s i s o ft h ep r o c e s so fa s y n c h r o n o u so s c i l l a t i o na n ds y s t e m a t i cr e s e a r c h e so n e x i s t i n go u t - o f - s t e pc r i t e r i o n so fp o w e rs y s t e m ，m a k i n gs e v e r a lc r i t e r i o n s w o r kt o g e t h e ra n dr e u s a b l ea n dt a k i n gf u l l ya d v a n t a g eo f e v e r yc r i t e r i o na r e p o s s i b l e a na d a p t i v eo u t o f - s t e pc o m p o s i t ec r i t e r i o nf o rs p l i t t i n gi n t e r f a c e b a s e do nw a m si n c l u d e st h em a i nc r i t e r i o na n dt h ea u x i l i a r yc r i t e r i o n t h e m a i nu c o s 9c r i t e r i o nw h i c hr e f l e c t st h ec h a n g i n gt r a c ko fo s c i l l a t i o nc e n t e r v o l t a g ed e t e c t st h es y n c h r o n i s ml o s s t h ea u x i l i a r yc r i t e r i o nr e f l e c t i n g c h a n g e so ft h r e e p h a s ec u r r e n t se n s u r e st h er e l i a b i l i t yo fs p l i t t i n ga c t i o n w h i c hi si n d e p e n d e n to ft h eo s c i l l a t i o nc e n t e r t h e s et w oc r i t e r i o n sa r eu s e d t o g e t h e rf o rd e t e r m i n i n go u t o f - s t e pa c c u r a t e l ya n dd u l y i nt h es i m u l a t i o n so fs h a n d o n gp o w e rs y s t e mi nc h i n a ，t h ei s l a n d i n g i n t e r f a c ei sd e t e r m i n e db a s e do n p o w e rs y s t e md i s p a t c h i n ga r e a a n d g e n e r a t o rc o h e r e n c y a n dt h ec o m p o s i t ec r i t e r i o nc a nb eo p e r a t e db a s e do n t h ec o n f i r m e di n t e r f a c e s i m u l a t i o nr e s u l t sh a v ed e m o n s t r a t e dt h a tt h e p r o p o s e dc r i t e r i o nc a na d a p tt ot h ec h a n g e so fo p e r a t i n gc o n d i t i o n s ，c a p t u r e t h e p o s i t i o n o f o u t o f - s t e p c e n t e r d y n a m i c a l l y a n d c o p e w i t ht h e s h o r t c o m i n go fas i n g l ec r i t e r i o n 3 a no u t - o f - s t e ps p l i t t i n gc o n t r o ls y s t e ms c h e m eb a s e do nw i d ea r e a m e a s u r e m e n ti n f o r m a t i o nf o rp o w e rs y s t e mi sp r o p o s e di nt h i sp a p e r t h i s s y s t e ms c h e m eb a s e do nw a m sa n dm u l t i a g e n ti sd e s i g n e dt op r e v e n t w o r l d w i d ec o l l a p s eo fi n t e r c o n n e c t e dp o w e rs y s t e m t h i ss y s t e mw h i c hh a s d i s t r i b u t e dh i e r a r c h i c a lc o n t r o ls t r u c t u r ei n c l u d e sc o n t r o lc e n t e rl e v e l ， r e g i o nc o n t r o ll e v e la n dl o c a le x e c u t el e v e l t h r e el e v e l sa r ec o o r d i n a t e d a n dc o o p e r a t e d ，s ot h es p l i t t i n gc o n t r o ls y s t e mc a no b s e r v ep o w e rs y s t e m m o r ec o m p r e h e n s i v e l y ，i d e n t i f yo u t o f - s t e pc o n d i t i o nc o r r e c t l y , s p l i tt h e o u t o f - s t e ps y s t e md u l ya n de n s u r et h es t a b i l i t yo ft h ew h o l es y s t e m t h e c o n t r o lc e n t e rl e v e lc o l l e c t sa n dp r o c e s s e st h eo v e r a l li n f o r m a t i o n s s e a r c h e ss p l i t t i n gi n t e r f a c e so n l i n e ，i d e n t i f i e st h eo u t o f - s t e po s c i l l a t i o n b e t w e e nr e g i o np o w e rs y s t e m sa n dc o o r d i n a t e sw i t he m e r g e n c yc o n t r 0 1 t h e r e g i o nc o n t r o ll e v e lw h i c hi n c l u d e sr e g i o ns p l i t t i n gs t a t i o n s ，i d e n t i f i e st h e v i 山东大学博士学位论文 o u t o f - s t e po s c i l l a t i o ni nt h er e g i o np o w e rs y s t e ma n dc o o r d i n a t e sw i t h o u t o f - s t e pi n t e r f a c e s t h el o c a le x e c u t el e v e lw h i c hi n c l u d e sl o c a ls p l i t t i n g s t a t i o n s ，s p l i t t i n gc o n t r o lm e a s u r e sa r ec a r r i e do u t t h r e ec o n t r o ll e v e l sc a n w o r kb o t hi n d e p e n d e n t l ya n dc o o r d i n a t e l yt om a i n t a i ns t a b i l i t yo ft h ew h o l e s y s t e m s i m u l a t i o nr e s u l t sf o rt h e10m a c h i n e s3 9b u s e sn e w e n g l a n ds y s t e m a n dt h ep r a c t i c a lh u a b e i h u a z h o n g - - h u a d o n gi n t e r c o n n e c t e dp o w e rs y s t e m h a v ed e m o n s t r a t e dt h a tt h es p l i t t i n gs c h e m ew h i c hi se a s yt ob ea p p l i e di n t h ee n g i n e e r i n gf i e l dc a ni d e n t i f yt h eo u t o f - s t e pc o n d i t i o nh i e r a r c h i c a l l y ， s p l i tt h ei n s t a b i l i t ya r e ac u t t i n go f ff r o mt h ew h o l es y s t e mt i m e l ya n d c o r r e c t l y s ot h ea s y n c h r o n o u so s c i l l a t i o nb e t w e e ni n t e r c o n n e c t e dp o w e r s y s t e m sw i l lb ee l i m i n a t e da n dt h ew i d e s p r e a do u t a g e sw i l lb ea v e r t e d k e yw o r d s ：p o w e rs y s t e m ；w i d ea r e am e a s u r e m e n ts y s t e m ；o u t - o f - s t e p s p l i t t i n g ；o u t - o f - s t e pc o m p o s i t ec r i t e r i o n ；s p l i t t i n gc o n t r o l s y s t e m v i i 山东大学博士学位论文 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立 进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含 任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出 重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本声明的法律责 任由本人承担。 论文作者签名：壅五e t 期：2 塑2 ：丝：翌 关于学位论文使用授权的声明 本人同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的印刷件和 电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论文 的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其 他复制手段保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：签垄 导师签名琅：l 亟：! 翌日期：业钐 山东大学博士学位论文 第一章绪论 1 1 背景与意义 安全可靠供电对于国民经济和人民生活是至关重要的，因而保证电力 系统的安全稳定运行，具有极其重大的实际意义1 。3 】。多年来，电力系统中 发生的重大事故使人们充分认识到了这一点。例如2 0 0 3 年8 月1 4 日美加大 停电【4 6 1 、8 月2 8 日英国伦敦大停电、9 月2 8 日意大利全国大停电、2 0 0 5 年5 月2 5 日俄罗斯莫斯科大停电、2 0 0 5 年8 月18 日印尼全国大停电、2 0 0 6 年1 1 月4 日西欧大停电 7 圳1 等，对当地的社会、经济及人民生活都造成了严重的 影响。 在西电东送、南北互供的条件下，我国将形成全国联网的巨型电力系 统 1 l a 2 】。如果出现重大事故，其影响的规模和造成的损失有可能大幅度的 增加。因此，保证大规模互联电力系统的安全、稳定和经济运行是一个重 大而迫切的问题，必须作为一个重大战略问题来解决。电力系统的失步解 列是种十分重要的控制措施，通常将“失步解列控制作为稳定控制的 后备，是防止系统大面积停电的重要措施【1 3 。5 1 。它是确保电力系统安全运 行的最后一道防线，在电力系统中占有十分重要的位置。 电力系统长期的运行实践表明，不论对稳定性的要求如何严格，措施 如何完善，总可能因一些事先不可预料的偶然因素的叠加，导致稳定破坏 事故的发生。如果处理不当，最终将会产生巨大的经济损失【1 6 , 1 7 】。当系统 遭受稳定性破坏事故时，在适当的地点快速地将包含失去稳定机组的区域 进行隔离，可以有效地将故障限定在有限的区域内，从而保证大系统的稳 定运行，最大程度地减小经济损失。因此，针对现今电网向大规模互联发 展的新阶段，研究适用于大规模互联电力系统，准确、快速的失步解列方 法，具有重大的现实意义f 1 8 , 1 9 】。 当电力系统受到大的扰动进入紧急状态时，需要采取紧急控制措施， 如：清除故障、强行励磁、快关汽门、切机、h v d c 功率调制以及减负荷 等。如果这些措施不能奏效，系统将处于极端紧急状态，其连锁反应的结 果是停电并可能使系统的主要机组停机。此时应采取解列等措施。实施失 步解列的目的是防止互联系统中某一地区的大扰动波及系统的其他区域 山东大学博士学位论文 并造成严重的系统崩溃，从而使系统中尽可能多的部分避免停电【1 8 】。实践 证明，及时、有计划的解列可实现这一目标，否则系统的大面积停电将难 以避免【19 1 。 系统稳定破坏( 暂态失稳或动态失稳) 开始阶段的直接表现一般是两 个同调机群之间相对功角差不断增大而失去同步。其外在表现为潮流和电 压的强烈振荡，且振荡主要发生于互联失步子系统间或失步机组与主系统 间的联络线上。如果在故障初始时不能正确地执行控制措施，系统随之 产生的结果是多样的。例如在美加大停电中【4 ，5 1 ，由于初始故障的功率再分 配，双回输电线路变得过载，产生一系列的线路级联跳闸，同样也可能会 产生很多动态特性的变化，如：暂态功角不稳定、振荡功率增大( 小干扰 不稳定) 、电压失稳或电压崩溃等。而这些不稳定动态现象中的任何一个 没有及时监测出来，都有可能使系统解列成相对较小的负荷和发电机组成 的解列子系统。这些解列子系统中负荷和发电机间的巨大不平衡，可能导 致电压和频率响应不稳定或不可控，从而使问题进一步恶化，最终发生很 多跳闸事故，并且这些事故快速发展，变得不可控制，发生连锁反应，结 果整个系统大停电。 现有大多数电网解列判据都是基于双机模型或者单机无穷大模型，存 在一些不足：失步解列装置的动作大多是基于就地信息，其判据仅能反映 一类或几类失步特性；多数判据不完善，本身就存在问题；并且实际应用 中多套装置的配合存在困难等【2 0 。2 2 】。随着电网规模越来越大，结构越来越 复杂，现有的判据已不能满足要求，应研究适用于复杂系统的自适应失步 解列判据【18 1 。 现代电网的失步振荡中心可能不是落在一条联络线上，而是落在一个 断面上。失步后随着各电气参数的变化，失步中心也可能会发生转移。解 列控制应从系统的角度出发，根据广域信息动态识别失步断面，寻找断面 上各条线路功率发生振荡时的电气量共性，结合失步解列判据，实现失步 解列控制的协同动作【2 3 1 。因此需要不同失步断面之间配合，综合全局信息 和就地信息进行电力系统自适应解列控制，防止系统崩溃。 目前国内外电力系统中，还没有一种很完善的解列控制方案，不合理 2 山东大学博士学位论文 的解列引起事故蔓延的情况仍有发生。目前工程上基本是基于等值两机系 统或基于运行经验及离线仿真分析对系统进行失步状态识别，没有能够在 系统失步时根据具体失步特征，自适应地实现失步解列控制协调优化的方 案。因此，当前开展大规模互联电力系统失步解列的策略研究具有重要的 意义 2 4 , 2 5 】。 1 2 解列判据与方案的研究现状与发展方向 1 2 1 解列判据的现状 系统出现异步振荡时，电流、电压和功率将发生强烈振荡，若未能及 时抑制这些振荡，就有可能对各种系统设备产生不利影响，甚至造成系统 崩溃。解列是指在适当的断面和时机，将系统分为非同步运行的若干部分， 是消除系统振荡和避免停电范围扩大的重要措施。其关键技术之一是完善 的失步判据，在系统被动解列前，快速、准确地把系统解列为两个或多个 相对平衡稳定的子系统。 对发生失步的电力系统而言，发生同步振荡和异步振荡的联络线上各 点电压发生周期性的振荡，电压振荡最剧烈的地方即是同步振荡或异步振 荡的振荡中心。在振荡的联络线上一般越靠近振荡中心，电压振荡越剧烈。 失步中心是在一次失步振荡过程中，发生异步振荡的联络线上电压出现最 低值的位置 2 6 , 2 7 】。但同一个电网由于系统事故发生的地点不同，运行方式 不同，失步中心的位置可能发生变化。失步联络线有功功率( 或电流) 周 期性的过零振荡。失步联络线上无功功率沿失步中心附近的两侧分别偏向 一侧，无功功率总体呈现流入失步断面的特征。失步中心两侧的母线电压 相角差在0 。9 0 。3 6 0 。范围内周期性变化。考虑到选择性，失步解列一般 应在失步后2 到3 个失步周期或相应的时间延迟内执行，否则将可能发展为 多机群之间的失步振荡，进一步扩大事故【1 1 】。 1 2 1 1 失步解列判据的分类 失步解列判据是在系统失步振荡过程中电气量变化规律的基础上，研 究基于单个或多个电气量判别系统失步的方法。 目前失步解列判据大致有3 种：一是由间接反映功角的电气量，如线 路电流、电压、测量阻抗、视在阻抗及其变化量、有功功率、无功功率等 山东大学博士学位论文 构成的失步解列判据；二是利用等面积准则进行失步预测和判断；三是由 线路两端的电势夹角或电压的相角差构成的失步解列判据。 其中第一种判据只有在系统已经明显失步时才能做出判断，不能满足 某些系统快速解列的需要；后两种判据具有预测功能，为快速解列赢得了 宝贵的时间。这三种判据都基于系统是两群摇摆的假设，寻找失步断面将 系统解列为两部分。 ( 1 ) 由间接反映功角的电气量构成的失步解列判据 振荡发生时，输电联络线电流、节点电压、视在阻抗及其变化率、有 功功率、无功功率等都是功角的函数，它们随功角的变化作周期性变化 2 0 , 2 1 , 2 7 - 3 2 】。通过测量这些量的振荡幅度，可以判定振荡是否为失步振荡。 判断两系统间是否失步，最直接的判据是检测两等值机间的功角差 2 6 , 2 9 , 3 0 】。若扰动后机组间的最大摇摆功角差达到一定的值( 如1 8 0 。) 并持 续增大，判为机组失稳。 a ) 阻抗循序判别原理的失步解列判据【2 0 1 该方法是通过测量阻抗的变化轨迹，得出基于阻抗循序判别原理的失 步解列判据，它与功角