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1、中国电力科学研究院博士学位论文基于WAMS的电力系统动态监测及分析研究姓名：王英涛申请学位级别：博士专业：电力系统及其自动化指导教师：印永华20060901中国电力科学研究院博士学位论文基于W A M S 的电力系统动态监测及分析研究 摘要广域测量系统( W A 淞) 在电力系统的应用取得很大进展，与此同时，在理论及应用上也存在着一些需要迫切解决的问题。结合在广域测量系统领域的具体研发工作，论文对咖s 在电力系统监测及分析领域的应用进行研究，主要内容和成果如下：1 对w A M S 系统测量技术进行了系统的研究和总结。在对胃A M S 系统同步时间坐标系、相量测量算法、信号测量方法、系统结构、
2、主站数据处理、主站问互联以及W A D I S 功能定位等内容系统研究、总结的基础上，进一步提出以下概念及方法：性。( 1 ) 冗余配置的W A M S 时间同步信号系统，提高W A 峪同步测量电力系统的可靠( 2 ) 互联电网W A 螨系统的分级分区信息交换方法，以及调度中心W A M S 系统和其它系统的互联结构。( 3 ) w A M s 系统主站数据处理流程、数据误差分析及修正方法，为删S 主站数据处理及应用提供了科学的方法。( 4 ) 电力系统静态观测、动态观测、暂态观测的概念，揭示W A d i S 系统和电力系统机电暂态过程监测的关系，明确w A M S 系统在调度自动化系统中的
3、功能定位。2 提出基于毗惦的电力系统动态监测原理。通过对W A 惦监测电力系统的本质及目标研究，阐述P I I U 布点的指导原则；并在P | l U 布点及状态测量方面，提出如下方法：( 1 ) 基于W A W $ ，通过直接测量与间接计算相结合来观测电力系统的方法，其中包括：基于舢S 的可观测节点、可观测点集合、W A M s 观测矩阵等概念，以及计算w A 髑可观测点的规则；( 2 ) 结合图论的最小支配集算法，提出并验证基于最小支配集的P 姗布点算法。中国电力科学研究院博士学位论文( 3 ) 基于机组同调性分析的P t l U 布点方法，即：通过时域仿真及模态分析的方法，在机组同调性分
4、析基础上完成对电力系统分层分区的划分，并通过P I I U 对各个分区进行动态监测，这样提供了耳前阶段中，兼顾经济性和效率的P l I U 布点方法。3 提出在W A M S 发展各个阶段中，使用默峪数据进行状态估计的一系列方法及算法，其中包括：( 1 ) 雅| l s 状态量合理性验证的方法、在量测系统处于时间同步状态以及不同步状态下的静态状态估计算法，以及基于频率预测的递归状态估计的算法，这些方法的综合使用，提高了P I l 【J 量测的精度和鲁棒性。( 2 ) 基于W A M S 和S C A D A 数据进行混合状态估计的方法，即在P M U 分层分区监测的基础上，在主网架基于W A
5、t t S 数据进行状态估计，在配电网基于S C A D A 进行状态估计，并通过非线性估计的算法。最终形成混合估计的结果。( 3 ) 基于系统简化模型的动态过程状态估计方法，即通过对网络、发电机、负荷模型简化，结合W A t t S 分层分区监测的数据，形成各分区的状态方程，通过求解得到系统在动态过程中的状态解。该状态估计方法的有效性在I E E E 一3 9 节点算例中得到验证。4 全面系统地提出基于W A M S 数据进行电力系统模型辨识的方法，其中包括：( 1 ) 基于W A t 4 S 进行模型辨识的原理、步骤及有关方法，其中包括：掌握验前知识、辨识算法设计、数据预处理方法、模型结构
6、辨识方法、模型参数估计算法以及模型的检验方法等。C 2 ) 基于W A M S 的模型参数估计算法，包括：最小二乘法和极大似然法，以及基于H a n k e l 矩阵定阶的系统结构辨识算法。针对线路、变压器、负荷、发电机等电力系统模型，通过中国版B P A 电力系统软件包和m a t l a b 数学工具的仿真试验，对参数辨识算法及步骤的有效性进行了验证。5 对基于w A 惦的稳定预测原理进行了研究，并完成以下工作：中国电力科学研究院博士学位论文( 1 ) 提出基于W A W S 的多线程、多算法并行的稳定性预测方法，即利用W A M S 量测数据，快速掌握系统在动态过程多个时间段的响应，通过
7、基于电力系统的简化模型和详细模型的时域仿真法，针对不同的失稳过程进行滚动的稳定计算，在有限时间内获得较高的稳定计算精度。( 2 ) 解决了基于W A W S 数据进行时域仿真的若干技术问题，其中包括：W A W S 数据预处理、多机系统时间同步坐标处理、数学模型的等值简化处理，以及动态过程中稳定计算初值的计算等技术问题。( 3 ) 编制了基于W A M S 的暂态稳定预测程序，该程序接收基于W A M S 及S C A D A 数据，使用本论文提出的稳定性预测方法，对电力系统暂态稳定进行计算。通过I E E E 9节点及山西电网算例，对该程序的可行性进行了测试，经过与中国版B P A 暂态稳定
8、程序的仿真结果对比，验证了暂态稳定预测方法和程序的准确性。去蕉运：广域测量系统( W A i t S ) 同步相量动态监测P M U 布点最小支配集同调性状态估计系统辨识暂态稳定预测多线程、多算法并行T h eS t u d yo nW A M S b a s e dD y n a m i cM o n i t o r i n ga n dA n a l y s i so fP o w e rS y s t e m sA B S T R A C T，W i d eA r e ah h 冶甄H e m c n tS y s t e m ( W A M S ) h a ss h o w ni t
9、sa d v a n t a g ea n dp r o m i s i n gp r o s p e c t si np o w e rs y s t e m 印p l i 训M e a n w h i l e , t h e r ea 聆s t i l ls o m es h o r t c o m i n g si nt h et h e o r ya n da p p l i c a t i o n F 甜岫1 “ e a s o B s a p p r o a c h e st oi m p r o v et h ea p p l i c a t i o n - o f W A M
10、Si nt h em o n i t o r i n ga n da n a l y s i so f p o w e rs y s t e mi ss m d i c di nt h ed i s s e r t a t i o n 1 1 地m a i nc o n t e n t sa n dc o n l z i b u t i o na r ea sf o l l o w s ：1 As y s t e m a t i cr e s e a r c hf o r t h em e a s u r e m e n tt e c h n o l o g yo f W A M S B a
11、s e dO i lt h es t u d ya n ds u m m e r i z a t i o no f 缸m i D gs y s t e m , s y n c h r o p h a s o ra l g o r i t h n l ，s i g n a lm e a s u r e m e n t , s y s t e mi n f r a s t r u c t m e ，d a t ap I o s 幽gi 玎t e 代埘m 吐o fd i f f e r e n tm a s t e rs t a t i o n s , e r e n o v e lc o n c
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13、n f o r m a t i o ne x c h a n g i n gf o rt h ei n t e r c o n n e c t i o no f W A M Sw i t ho t b c rs y s t e m O ) 1 1 a em e t h o do fd a t ap r o c e s s i n g , e r r o ra n a l y s i sa n dc o r r e c t i n g a sw e l la st h ea n a l y s i so f a c c u r a c ya n dt r a n s m i s s i o nd
14、 e l a yo f W A M Sd a t ai sg i v e n O ) T h ec o n c e l c ，to f d y n a m i co b s e r v a t i o n , s t a l i co b s 翎c a t i o na n dt r a n s i e n to b s e r v a t i o ni sd e f i n e d , w h i c hi l l u s W a t c st h eu s a g eo f W A M Si n p o w e rs y s t e mm o n i t o r i n g 2 T h e
15、r e s e a r c ho f d y n a m i co b s e r v a t i o no f p o w e rs y s t e mb a s e do nW A M ST h ee s s e n l i o na n dg o a lo fd y m m i cm o n i t o r i n go fW A M Si ss t u d i e d , t h ep r i n c i p l et oc o n f i g u r eP M Ui np o w e rs y s t e mi sd e s c r i b e d , a n dt h ea l g
16、 o r i t h mt oc o n f i g u r eP M Ui np o w e rs y s t e m sa r ep u tf o r w a r d s ：一A 一( 1 ) T h em e t h o dt ou s em 删e n ta n dc o m p u t a t i o nt oo b s e r v ep o w e rs y s t e m , w h i c hi n c l u d e st h ec o n c e p to fo b s e r v a b l en o d e ，o b s e r v a b l es e t , o b s e r v a b l em a t r i xo fW A M S “a n dt h er u l et oc o m p u t et h es t a t eo f o b s e r v a b l en o d e ( 2 ) 1 1 圮a l g o r i t h mo fP M Uc o n f i g u r a t
