基于节点动态短路容量的电压稳定分析方法及控制策略研究

近年来发生的电压崩溃事故给各国电网运行敲响了警钟。传统基于简化、近似和经验相结合的电网安全技术已难以满足电网安全可靠运行的要求。本项目考虑短路容量这一衡量节点电压支撑能力的指标，首次提出了基于节点动态短路容量的电压稳定分析方法，建立电压稳定裕度指标、电压安全性判据，考虑了负荷动态特性及系统动态支撑能力的相互影响，全面评价系统电压稳定水平；利用WAMS信息进行节点电压稳定裕度指标的在线计算，扫描电压稳定薄弱节点；基于控制对象与控制量之间的模态分析结果，采用先进的协同控制理论，利用相关度和灵敏度大的控制设备的动作特性来构造合适的流形及控制率，建立了各节点电压稳定控制策略，提高了全网的电压稳定水平。项目研究成果基于负荷动态特性和节点动态短路容量，为电力系统电压稳定运行提供了新的理论依据和分析手段。

电压是电网安全、经济运行的支撑因素。电压稳定取决于系统运行方式、负荷自身特性、元器件动态特性等因素及其相互间作用的共同影响。我国逐步形成超大规模互联电网，电网特性更加复杂，电压稳定机理分析及在线监控，属于世界性难题。.本项目首次从短路容量的角度研究电网电压稳定性问题，通过在稳定机理、在线监测和控制技术等三方面进行系统研究，取得的主要成果包括：1）首次提出了基于短路容量的电压稳定分析方法，突破了电压稳定机理研究这一世界技术难题，揭示了短路容量与负荷节点电压稳定的关系，为电压稳定分析及控制提供了一种新的有效途径。2）建立了基于短路容量的电压稳定裕度指标，揭示了发电机励磁限制、网络拓扑变化、发电机功角摇摆等系统侧因素影响负荷电压稳定的内在机理，突破了传统电压稳定分析方法无法计及系统动态因素影响的限制，有效提高了电网电压稳定分析准确性。3）提出了基于WAMS信息计算动态转移阻抗的方法，克服了传统方法需要对系统运行状态进行假设或近似的不足，验证了其在复杂故障下跟踪节点动态短路容量、判断复杂系统电压稳定水平的能力。4）提出了一种PMU优化配置策略，该策略不仅能够保证系统正常运行的能观性，也能够故障后甚至系统解列后各子系统的能观性。所建立的优化配置模型计及了零注入节点的影响，以及单个PMU故障或者线路切除的影响。5）提出了基于短路容量的电压稳定协调控制策略，研制开发了电压稳定在线监控系统，显著提升了电网应对电压失稳风险的能力。6）发表了SCI 论文1篇，EI 论文11篇，另有3篇论文已投稿SCI杂志；受理国家发明专利3项，登记软件著作权3项；获中国电力科技进步三等奖1项。.本项目研究成果已经在河南电力调度通信中心和贵州电力调度通信中心成功应用，研制开发的电压稳定在线监控系统，既可实现实时连续动态扰动监视，反映电网真实存在的问题，又可以有效指导电网运行调度，保证电网安全稳定运行，避免大面积停电事故的发生。项目社会经济效益显著，具有广阔的应用前景。