机组涉网动态性能评价关键技术研究

摘要

随着我国电网规模不断扩大、电源数量不断增长和电源类型的日益增多，电网的动态特性变得日趋复杂。发电机组作为电力系统最重要的动态元件，其涉网动态性能对电网的安全稳定运行有着重要影响。研究和评价机组的动态性能对全面把握电力系统的动态运行特性，提高网源协调控制水平，对保障电网安全稳定运行具有重要意义。广域测量系统的普及实现了对电网和电源的实时同步动态量测，为机组涉网动态性能评价等相关研究与实现提供了数据基础和技术条件。
　　本文围绕机组涉网动态性能评价相关技术展开研究，旨在进一步提高机组仿真模型准确度和促进机组动态性能的提升。主要研究内容如下:
　　(1)研究以实测数据作为数据源的混合仿真技术和基于混合仿真结果与实测数据对比分析的模型参数验证技术。从动态仿真准确度评估的角度，研究基于功率约束和基于变阻抗法的机组级混合仿真技术及控制模块级混合仿真技术，提出机组级和控制模块级混合仿真技术的实现方法。在此基础上明确现有仿真模型准确性评价方法的不足之处，总结仿真误差指标的选择原则，建立适用于发电机组不同工况的仿真模型准确性评价指标体系。
　　(2)构建机组励磁系统和调速系统动态性能评价的指标体系，研究提出基于直觉模糊决策的常规机组涉网动态性能评价方法。建立基于直觉模糊集的指标权重模型，通过对模型的优化确定机组励磁系统、调速系统各性能指标的最优权重，进一步利用基于绝对理想解的逼近理想点法实现机组涉网动态性能综合评价。通过仿真数据和现场动态监测数据对所提机组涉网动态性能评价方法有效性进行分析验证。
　　(3)研究建立包括动态无功支撑能力、有功控制能力、电压偏差等指标的风电场涉网动态性能评价指标体系，提出基于变异系数法和逼近理想点法的风电场涉网动态性能综合评价方法。采用变异系数法确定多个指标的权重，利用逼近理想点法计算样本点到最优样本点的相对接近度，进而通过对接近度排序实现风电场涉网动态性能的综合评价。
　　(4)研发机组涉网动态性能评价软件系统。研究了机组涉网性能在线评价模块架构和实现算法，开发了机组仿真模型验证和常规机组、风电场动态性能评价功能模块，并应用在实际工程中。工程应用结果表明，系统实现了对机组扰动的有效监测和动态性能的正确评价。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题背景及研究目的和意义

1．2 课题领域的国内外研究现状

1．2．1 基于混合动态仿真的模型验证

1．2．2 机组控制系统涉网动态性能评价

1．2．3 风电场动态性能评价

1．2．4 综合评价方法

1．3 本文研究内容和结构安排

1．3．1 论文的主要研究内容

1．3．2 论文的章节安排

第二章 基于混合动态仿真的模型验证

2．1 引言

2．2 混合动态仿真基本原理

2．3 机组级混合动态仿真技术

2．3．1 基于功率约束的混合仿真

2．3．2 基于变阻抗的混合动态仿真

2．4 控制模块级混合动态仿真技术

2．4．1 适用于模块级混合动态仿真的数字算法选择

2．4．2 PSD-BPA传递函数框图到数值计算迭代格式的实现

2．4．3 混合动态仿真程序算例

2．5 仿真模型准确度评价指标

2．5．1 仿真准确度评价指标

2．5．2 分段加权准确度计算

2．5．3 仿真准确度评价指标的有效性

2．6 算例仿真

2．6．1 基于功率约束混合仿真的仿真准确度评价

2．6．2 基于变阻抗的混合仿真的仿真准确度评价

2．6．3 调速系统混合仿真的仿真准确度评价

2．6．4 励磁系统混合仿真的仿真准确度评价

2．7 本章小结

第三章 常规机组涉网动态性能评价

3．1 引言

3．2 机组控制系统动态性能评价指标体系

3．2．1 励磁系统涉网动态性能评价指标体系

3．2．2 调速系统涉网动态性能评价指标体系

3．3 直觉模糊决策评价方法

3．3．1 基于直觉模糊集的性能指标权重计算

3．3．2 基于逼近理想点法的综合评价

3．4 算例分析

3．4．1 励磁系统涉网动态性能评价

3．4．2 调速系统涉网动态性能评价

3．5 本章小结

第四章 风电场运行安全性的综合评价

4．1 引言

4．2 风电场运行安全性的评价指标体系

4．3 风电场运行性能综合评价方法

4．3．1 基于变异系数法的指标权重计算方法

4．3．2 风电场综合运行性能指标计算方法

4．4 风电场运行安全性综合评价

4．4．1 算法应用流程

4．4．2 基于变异系数法的算例分析

4．4．3 基于直觉模糊决策的评价结果比较

4．5 本章小结

第五章 机组涉网动态性能在线评价系统开发

5．1 引言

5．2 机组涉网动态性能评价系统开发

5．2．1 系统整体功能

5．2．2 系统功能模块设计与实现

5．3 工程应用效果分析

5．3．1 机组控制系统仿真模型验证

5．3．2 常规机组综合性能评价

5．3．3 风电场性能评价

5．4 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

附录

攻读博士学位期间发表的论文及其它成果

攻读博士学位期间参加的科研工作

致谢

作者简历