安全措施提高电力运行论文提纲

论文题目：数据驱动的互联电网小干扰稳定评估与阻尼调控策略研究

摘要：小干扰稳定问题是互联电网安全稳定运行的重大威胁之一。随着互联电网规模的扩大以及大规模新能源柔性并网,现代电网呈现出拓扑结构日益庞大、结构形态复杂以及运行方式复杂多变等特点,小干扰稳定问题仍然是电力系统迫切需要解决的重要问题。广域量测系统的发展为实现基于全网的小干扰稳定性在线安全稳定分析与控制提供了有利平台。电力系统广域随机响应是系统正常运行过程中由于负荷投切、新能源有功间歇性输出等环境激励下系统动态响应,易于采集且数据量丰富,能够反映系统正常运行条件下的动态特性。为此,本文以电力系统随机响应为数据源,重点围绕基于广域随机响应的互联电网小干扰稳定性在线评估和阻尼调制等方面开展了研究,充分挖掘和有效利用互联电网广域量测随机响应数据,及时跟踪系统机电小干扰特征参数,掌握系统当前运行方式下小干扰稳定水平,并根据模态参数跟踪结果,及时发现系统潜在安全稳定问题,采取有效调控措施,提高系统阻尼水平。本文的创新性研究内容包括:（1）以随机微分方程和电力系统环境激励特征为基础,推导出了环境激励下电力系统随机响应信号的解析表达式;在考虑到电力网络和机械振动系统相似性的基础上,根据随机振动理论推导计算了环境激励下系统随机响应的功率谱密度解析表达式,从频域特性方面证明了机电振荡特征在电力系统随机响应信号中的存在性,揭示了利用系统随机响应提取系统机电小干扰特征参数的机理,为基于广域随机响应的电力系统机电小干扰稳定评估与阻尼调制提供了坚实的数据基础;（2）研究了随机数据驱动的电力系统机电小干扰稳定性在线评估方法。以电力系统广域随机响应为数据源,将流体力学领域中用于分析流体特性的子空间动态模式分解方法引入电力系统,在线提取系统状态空间矩阵。同时为了进一步提高小干扰稳定评估的实时性,通过引入Givens旋转因子,提出了基于递推子空间动态模式分解的电力系统状态空间矩阵在线递推跟踪方法,从而实现了机电小干扰特征参数的在线提取与跟踪,在可靠提取系统机电特征参数情况下,极大地提高了电力系统小干扰稳定在线安全评估的实时性。（3）针对基于发电机有功调制的阻尼提升策略中调整量在线估计困难的问题,提出了基于小干扰稳定约束下区域间功率传输能力在线评估的发电机有功调制量估计方法。首先,基于系统随机响应构建互联电网等值两机系统简化模型,并建立考虑小干扰稳定约束的区域间功率传输能力在线评估优化模型,进而提出了随机数据驱动的小干扰稳定约束下互联电网区域间功率传输能力在线评估方法。在此基础上,通过区域间功率传输能力评估结果与系统当前区域间传输功率做差值,精准估计阻尼调制策略中用于提升系统阻尼的发电机组有功调制量。（4）针对现代互联电网规模扩大、运行方式多样以及阻尼调制依据不足的问题,提出了随机数据驱动下基于递推子空间动态模式分解法的发电机有功参与因子在线计算方法,实现机电小干扰模式与发电机有功功率之间相关性的量化分析,为在线精准定位有功调制发电机组提供依据;并在基于区域间功率传输能力评估的有功调制量估计结果基础上,结合有功参与因子辨识结果,设计了参调发电机组数量及其有功调制量最优分配方案,构建了随机数据驱动的基于发电机有功精准调制的互联电网阻尼提升策略,在线提升互联系统阻尼水平。