电力电子化电力系统暂态稳定性分析研究

电力电子化电力系统暂态稳定性分析研究

从电力系统稳定影响因素角度出发，对电力系统暂态稳定性进行研究是对电力系统整体安全性能的保障。影响电力系统运行的四大主要因素为：常发故障部位、系统运行方式、故障处理时长、微机保护。文章从系统运行的视域下对电力系统暂态稳定的控制以及实际研究现状进行了探析，将控制电力系统运行的具体方向进行了归纳总结，以期为我国电力系统的全局控制提供借鉴。

标签：电力系统;暂态稳定性;电网输电线路

0引言

我国电力系统规模的扩增，使电力暂态稳定性的相关问题逐渐凸显出来，电力系统在出现故障现象后，给人民带来的最直观的影响是大区域、长时间的生活缺电，严重影响了人民的生产与生活[1-2]。在电力系统全面崩溃的情况下，由于电网之间的联系较为薄弱，以至于在输电系统建设过程中，暂态稳定性事故常有发生。在暂态稳定性要求的基础下，电网传输容量在通常情况下会随之受到影响。电网输电线路的传输容量在暂态稳定性要求的限制下，需要对其进行相关的科学研究以及系统运行的可靠性进行分析。可为我国在电网传输能力方面直接产生经济效应。

1电力系统暂态稳定控制的研究现状

保证和提高电力系统暂态稳定性的重要前提是采用与配置相符的自动保护装置。在具体的运行管理方面，自动保护装置控制中心的安全稳定运行是对整个电力系统的保障。通过前期对可能发生事故的预想，可为后期的突发事故处理起到预防的作用[3]。当自动保护控制中心出现系统扰动时，对电力系统的暂态稳定性分析是当前最具经济性的措施之一。当电力系统的暂态稳定性在受到较大的干扰后，发电机的机械功率和电气功率会出现输出不平衡的问题，当电力系统内部在问题发生时没有提出具体的解决方案，会使系统失去平衡性。我国电力系统的科研人员正是秉承将这一根本问题放置主体地位的原则，致力于电力系统暂态稳定性控制措施的研究。

2电力系统暂态稳定全局控制

电力系统中故障的发生常具有突发性，可从以下宏观的角度对电力系统范围内的问题提出有效解决方案。

线性控制论是根据对电力系统的控制要求进而衍生出的控制规律，在系统进行解耦的基础上对子系统协调优化是依据线性化设计对整个控制系统运行的根本目的[4]。此类方法适用于电力系统受到大幅度震动时所导致的平衡点偏离等控制效果削弱问题。因为电力系统的故障点是跟随不同的条件以及环境更新变化的，如果仅按照某一运行特点对电力系统进行电线调整和控制，则不会将此自动

控制系统的功能发挥至极致。对此，需要针对不同运行点的控制方法进行在线计算，在电力系统暂态稳定性的研究过程中，应保证分散自适应控制是否能够满足系统运行的条件。

在电力电子化电力系统暂态稳定性控制结构的构建过程中，控制非线性系统的有效手段是微分几何法，可实现在新坐标系下的新型线性系统精确化。在电力系统暂态稳定性的非线性系统控制器调节方法的应用过程中，需要对每台机器进行均衡控制，从实践中证明理论的精准性。此种控制方法的优势在于电力系统暂态稳定系统中的控制器是独立存在的个体，不会造成参数的聚集，便于操作人员对子系统中的数据进行选取[5]。

3电力系统暂态稳定局部控制

3.1切机控制

切机在电力系统暂态稳定性的子系统控制中具有较强的实际操作作用，根据目前的固定逻辑，可结合上文所述的线性控制论对电子化电力系统暂态稳定性进行切机数量的确定。在结合以往经验的基础上，可发现暂态稳定性的控制规律是在稳定分析计算基础上进行的“对号入座” [6]。暂态稳定性问题虽然具有较强的非线性，但对于种类繁多的故障类型却难以自适应，主要依靠过往的时间经验以及控制策略表。

在科学技术迅速发展的时代背景下，人工智能已经逐渐应用至电力系统暂态稳定性分析研究过程中，在与专家进行系统技术的交流沟通中，可将网络结构和运行工况进行技术的鉴别以及发电机的失步判定。因人工具有较强的信息处理能力以及储存能力，所以对于更具复杂性的子系统可以采用线下的数据处理与分析，在电力系统的暂态稳定性设置过程中，神经网络的分类和函数逼近能力，可以促进切机以不同故障的摇摆模式进行更高位数的查阅。

3.2快速汽门控制，

电力电子化系统中的快速汽门控制（Fast Valve Control）可以对电力系统暂态稳定性进行控制。在一些规模较大的生产厂家，汽轮机组已经逐渐发展快速汽门控制系统，主要在远距离大容量的输电发电厂机组进行应用。其主要原理为快速汽门控制规律在电力系统中的作用，在汽门的效益控制（Benefit control）、启动方法（Starting method）以及控制阀的选择（Selection of Control Valve）三个方面进行实际的操作探究。在电力系统中快速汽门的“闷缸时间”成为对电力系统暂态稳定性敏感度影响的主要原因，“闷缸时间”主要是指阀门开关时间、中控系统延迟时间以及系统启动持续时间等。在以往的实际操作实验中可以发现，快速汽门控制能力可成为电力电子系统中暂态稳定性的控制辅助措施，在仿真实验中，扩展面积法、神经网络法可估算快速汽门的控制规律，并广泛应用于电子系统中起到控制协调的作用。

3.3其他控制技术

除了上文所提到的控制措施，稳定器（PSS）可为电力系统暂态稳定性进行根本抑制，在近年来的实际应用中，可优化电力电子化电力系统暂态稳定性，并延伸应用至AI技术领域，深化改造人工智能技术设计控制器。近年来，电力电子器件和超导技术（Superconducting Technology）的发展，对电子化电力系统的直流输电功率调控以及串联强补可以最大功率对储能系统以FACTS技术定为研究方向，为控制系统提供潮流条件，为电力系统的暂态稳定控制提供了暂缓条件，在GPS的的加持下，可为系统的故障数据收集提供精准的测量手段以及实时的定位跟踪，对电力电子化电力系统暂态稳定性研究提供参照。

4结语

综上所述，在电力系统暂态稳定性分析过程中，可以通过现有的科学理论成果，如人工智能、线性控制理论等全局性控制技术以及快速汽门控制、切机控制等局部控制技术对暂态稳定进行辅助应用。应用适当的科学技术整体提高电力系统的稳定性。

参考文献：

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[2]田新首，王伟胜，迟永宁，李庚银，汤海雁，李琰. 双馈风电机组故障行为及对电力系统暂态稳定性的影响[J]. 电力系统自动化，2015，39（10）：16-21.

[3]刘俊，孙惠文，吴柳，张振宇，牛拴保，柯贤波，霍超. 电力系统暂态稳定性评估综述[J]. 智慧电力，2019，47（12）：44-53+122.

[4]周海强，鞠平，薛禹胜，李洪宇. 基于拟哈密顿理论的随机电力系统暂态稳定性分析[J]. 电力系统自动化，2016，40（19）：9-14.

[5]毛新宇，王海新，许伯阳，黄纪佳，李中凱，庞博. 基于深度学习的电力系统暂态稳定性评估方法研究[J]. 电气开关，2019，57（03）：46-54.

[6]林旻威，温步瀛. 大规模风电接入对电力系统暂态稳定性影响研究综述[J]. 电气技术，2017（04）：1-8+38.