在线电压稳定评估与控制系统的设计与开发.pdf

第二十九届中国电网调度运行会收录论文全集 在线电压稳定评估与控制系统的 设计与开发 赵晋泉，张伯明 清华大学电机系，北京 100084 摘要：电力工业市场化改革和对环境保护要求的提高，使得电力系统的稳定问题变得 越来越突出，EMS 中在线静态电压稳定评估和控制系统(VSAC)的开发与应用是为预 防稳定性问题的一个努力。VSAC 系统功能上由当前系统稳定评估、故障筛选与排序 和预防控制三部分组成，结构上由预处理单元、主功能单元和后处理单元三环节构成。 VSAC 系统采用了成熟的分析理论和协调一致的算法、设计上采用了开放式的架构， 具有可期的实用化前景。 关键词：电力系统，静态电压稳定性评估，故障筛选与排序，预防控制，灵敏度 1 引言 由于当前我国经济高速增长加之电源规划不当导致了电能短缺的现状，使得系统处于超负荷 重载运行，电压稳定问题突出。其次，世界范围内的电力工业市场化变革正通过价格与市场来挖 掘现有输电系统的最大输电能力，即要求系统运行在更加靠近其稳定边界的运行点上以获得更大 的经济性。第三，人们对于环境保护的要求也大为提高，电力线路及电网的规划和建设受到很大 限制。第四，2003 年 8 月 14 日的美加东部大停电造成了巨大的经济损失，再次给电力系统运行 人员和规划设计人员敲响了警钟。这些都对电力系统的安全稳定运行水平有了更高的要求[1,2] 。因 此，设计和开发一套在线电力系统电压稳定性评估和控制系统（VSAC ）成为一个热点问题。 经过近三十年的研究，电力系统静态电压稳定分析和控制方法已趋成熟，基于负荷裕度指标 的评估方法为工业界所广泛接受[3] 。静态稳定分析中元件及负荷模型简单，参数要求不高。当前 SCADA 和 EMS 系统的飞快发展和成熟为 VSAC 系统这一高级应用提供了更为可靠的基础。清 华大学调度自动化研究室在 TH2100E 平台上设计和开发了一套 VSAC 系统。本文将对它的设计 思想、总体结构、算法思路和功能特点进行介绍。 2 总体结构 VSAC 系统由预处理单元、主功能单元和后处理单元三个部分构成。由于电压稳定评估和 控制问题具有高度复杂性，本系统采用了灵活开放的设计方案，系统既可以闭环运行，也可以开 环运行，充分考虑运行人员及专家的参与。预处理单元和后处理单元的设计就是基于这个目的。 预处理单元由传输方案编辑器、控制参数编辑器和故障集编辑器三部分构成。传输方案编辑 器允许用户定义生成新的电力传输案例或编辑修改已存在的案例，也可以由系统根据负荷预测和 发电计划结果来自动生成系统电力增长案例。它们既可以是节点间的传输，也可以是区域间的传 输或全网的负荷变化等。控制参数编辑器允许用户定义和修改各种控制参数，包括各个控制的可 控性、可控范围、优先级、权因子、成本系数等。故障集编辑器既允许用户定义和编辑修改每个 （单重或多重）故障，又允许用户定义和修改用于电压稳定研究的故障集合。总之，预处理单元 直接与实时数据库接口，为主功能单元做好数据与参数的准备。 主功能单元由电压稳定评估(VSA)模块、故障筛选与排序(CSR)模块、电压稳定控制(VSC) - 1 - 模块三部分构成。VSA 模块和 CSR 模块初步设计为每 5 分钟自动启动模式，而 VSC 模块设计 为用户启动模式。本文在后面将分别介绍它们的功能特点和算法思想。 后处理单元由控制方案编辑器和控制后系统再评估功能模块构成。控制方案编辑器允许用户 对于主功能执行后生成的控制结果进行修改编辑和确认，而成为可以下发的控制指令集合。控制 后系统再评估模块首先模拟施加控制方案，再对于控后系统进行评估，以检查校验上述控制方案 的有效性。 实时数据库 传输方案编辑器 控制参数编辑器 故障集编辑器 预处理单元 连续潮流裕度计算