電力系統(tǒng)緊急控制

電力系統(tǒng)緊急控制第一部分：設(shè)計(jì)準(zhǔn)那么和系統(tǒng)框架0引言電力工業(yè)的目的是滿(mǎn)足用電需求，并盡能夠降低價(jià)錢(qián)和保證電能質(zhì)量。為了到達(dá)這個(gè)目的，系統(tǒng)需求一定的備用容量。備用容量的多少取決于各個(gè)系統(tǒng)的主要特性和事故假設(shè)所決議的優(yōu)化程度。在水、火電各占一半的系統(tǒng)中，備用容量應(yīng)為裝機(jī)容量的25～30%。因此，現(xiàn)代電力工業(yè)的主要特征是開(kāi)展大型互聯(lián)電力系統(tǒng)。它可以減少備用容量，相互進(jìn)展功率援助，以最有效的方式利用經(jīng)濟(jì)的能源，從而提高系統(tǒng)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性[1]。然而，互聯(lián)電網(wǎng)的缺陷是，由于對(duì)事故連鎖反響，能夠出現(xiàn)大面積停電[2，3]。1996年7月2日和8月10日美國(guó)西部大停電事故的關(guān)鍵特征是，解列一條線(xiàn)路后，其他線(xiàn)路被迫承當(dāng)被解列線(xiàn)路的負(fù)荷，而已失去一條線(xiàn)路的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步過(guò)載，從而引起連鎖反映和導(dǎo)致系統(tǒng)解體。閱歷闡明，大多數(shù)這樣的災(zāi)難性事故是由于對(duì)緊急控制缺乏應(yīng)有的注重。估計(jì)發(fā)生這種事故的幾率還將添加。隨著電力市場(chǎng)的開(kāi)展，電力系統(tǒng)的重構(gòu)和解除控制，在主網(wǎng)根底上建立起來(lái)的現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)在區(qū)域之間傳輸?shù)墓β蕦⑷找嫣砑?。這種需求進(jìn)一步添加了電力傳輸系統(tǒng)的壓力。最明顯的處理方法是新建輸電線(xiàn)。但是新建線(xiàn)路投資高、除峰荷外利用率低，從環(huán)境維護(hù)的角度也對(duì)線(xiàn)路走廊提出了限制，因此新建線(xiàn)路的方案是缺乏吸引力的。在這種情況下，互聯(lián)電網(wǎng)的可靠性只需借助于開(kāi)展緊急控制系統(tǒng)來(lái)予以保證[4，5]。與現(xiàn)代電力系統(tǒng)可靠性有關(guān)的問(wèn)題很多而且非常復(fù)雜。這就必需弄清有哪些重要問(wèn)題和需求什么新的控制功能來(lái)保證當(dāng)前系統(tǒng)的可靠性。本文將較系統(tǒng)地綜述與電力系統(tǒng)緊急控制有關(guān)的問(wèn)題：緊急控制的定義及其主要目的、已有的緊急控制措施、集中緊急控制系統(tǒng)的框架和設(shè)計(jì)準(zhǔn)那么。而在相關(guān)的另一篇文章中進(jìn)一步論述有關(guān)緊急控制的實(shí)際研討和未來(lái)開(kāi)展的趨勢(shì)[6]。2電力系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)形狀和穩(wěn)定性電力系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)條件普通可用三組方程式來(lái)描畫(huà)：一組微分方程式用來(lái)描畫(huà)電力系統(tǒng)元件及其控制設(shè)備的動(dòng)態(tài)行為；另兩組代數(shù)方程式那么分別構(gòu)成電力系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的等式和不等式約束條件。等式約束表示系統(tǒng)總的發(fā)電量和總負(fù)荷量的平衡；不等式約束表示某些系統(tǒng)變量，如電壓和電流，不得超越物理設(shè)備的最大極限。根據(jù)這些約束條件能否滿(mǎn)足，系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)分為5個(gè)形狀，如圖1所示[7，13，14]。在正常運(yùn)轉(zhuǎn)形狀下，一切等式和不等式約束條件都滿(mǎn)足，闡明發(fā)電和負(fù)荷平衡，沒(méi)有設(shè)備過(guò)載，有足夠的備用貯藏使系統(tǒng)能接受一定的干擾而堅(jiān)持在適當(dāng)?shù)钠桨渤潭取．?dāng)擾動(dòng)概率添加，使系統(tǒng)平安程度逐漸降低而進(jìn)入警戒形狀。此時(shí)，雖然一切約束條件依然滿(mǎn)足，但是備用貯藏減少，某些干擾能夠?qū)е虏坏仁郊s束破壞〔如設(shè)備過(guò)載〕，使系統(tǒng)平安遭到要挾。在這種形狀下，應(yīng)采取預(yù)防控制使系統(tǒng)恢復(fù)到正常形狀。在采取預(yù)防控制之前，假設(shè)發(fā)生足夠嚴(yán)重的干擾，系統(tǒng)就進(jìn)入緊急形狀。此時(shí)，不等式約束被破壞，系統(tǒng)平安程度為零。但是，系統(tǒng)依然完好，應(yīng)啟動(dòng)緊急控制使系統(tǒng)至少恢復(fù)到警戒形狀。假設(shè)緊急控制措施未及時(shí)采取或失效，系統(tǒng)將解列和進(jìn)入極端緊急形狀。在極端緊急形狀中，等式和不等式約束都被破壞，系統(tǒng)不再完好，系統(tǒng)大部分負(fù)荷喪失。緊急控制造用應(yīng)盡能夠多地挽救解列后的子系統(tǒng)，以防止整個(gè)系統(tǒng)的完全解體。一旦解體停頓，假設(shè)仍有設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)在額定容量之內(nèi)，或某些設(shè)備緊跟解體而重新啟動(dòng)，那么系統(tǒng)能夠進(jìn)入恢復(fù)形狀。采取恢復(fù)控制措施，重新帶上一切失去的負(fù)荷和銜接系統(tǒng)，系統(tǒng)能夠過(guò)渡到警戒形狀或正常形狀那么視情況而定。為了保證系統(tǒng)的可靠性，首先要對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性，即遭到擾動(dòng)后回到正?；蚪咏＿\(yùn)轉(zhuǎn)條件，進(jìn)展詳細(xì)的研討。通常按擾動(dòng)性質(zhì)將穩(wěn)定性進(jìn)展分類(lèi)[8]：(1)靜態(tài)穩(wěn)定或小干擾穩(wěn)定性：由于負(fù)荷和發(fā)電的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)，電力系統(tǒng)中任何一個(gè)地方相對(duì)小的擾動(dòng)所引起的轉(zhuǎn)子搖擺可以恢復(fù)。為了維持靜態(tài)穩(wěn)定性，必需嚴(yán)厲約束運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)——主要是電壓程度和潮流。(2)暫態(tài)穩(wěn)定性：系統(tǒng)蒙受?chē)?yán)重的暫態(tài)擾動(dòng)，如輸電線(xiàn)缺點(diǎn)、切除發(fā)電機(jī)或大的負(fù)荷，引起發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子角、母線(xiàn)電壓和其它系統(tǒng)變量大幅度動(dòng)搖，而可以維持同步運(yùn)轉(zhuǎn)的才干。假設(shè)系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性比較脆弱，就要思索附加的調(diào)理手段：多個(gè)發(fā)電機(jī)的作用，或附加運(yùn)轉(zhuǎn)約束。 對(duì)電力系統(tǒng)緊急控制而言，雖然在各種特定條件下產(chǎn)生緊急條件的擾動(dòng)性質(zhì)能夠有極大的不同，但主要緣由如下：l

電力系統(tǒng)元件〔線(xiàn)路、變壓器、母線(xiàn)、發(fā)電機(jī)〕短路；l

將缺點(diǎn)元件與主網(wǎng)隔離；由于運(yùn)轉(zhuǎn)員的錯(cuò)誤，或由于繼電維護(hù)或其自動(dòng)化設(shè)備的誤動(dòng)，將無(wú)缺點(diǎn)元件解列；互聯(lián)電網(wǎng)的各區(qū)域中的有功平衡破壞；系統(tǒng)解列后構(gòu)成有功或無(wú)功缺乏或過(guò)剩的孤島。值得指出的是，從上述緊急形狀的定義及其產(chǎn)生的緣由可以看出，緊急控制雖然與暫態(tài)穩(wěn)定親密相關(guān)，但不僅僅只是思索暫態(tài)穩(wěn)定問(wèn)題，而應(yīng)該從整個(gè)系統(tǒng)的要求出發(fā)。對(duì)于系統(tǒng)緊急形狀來(lái)說(shuō)，個(gè)別電機(jī)的不穩(wěn)定性既不是必要條件，也不是充分條件。系統(tǒng)演化到緊急形狀，能夠不會(huì)直接要挾個(gè)別電機(jī)的延續(xù)同步運(yùn)轉(zhuǎn)；危及個(gè)別電機(jī)延續(xù)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的擾動(dòng)能夠〔但不需求〕出如今系統(tǒng)緊急形狀出現(xiàn)之前或演化過(guò)程中。防止某臺(tái)發(fā)電機(jī)失步或防止某個(gè)元件損壞的當(dāng)?shù)乜刂圃煊蒙踔聊軌驉夯麄€(gè)系統(tǒng)的性能。例如，1996年7月2日和8月10日美國(guó)西部大停電事故中，系統(tǒng)進(jìn)入緊急形狀都沒(méi)有閱歷暫態(tài)穩(wěn)定問(wèn)題。換言之，這種當(dāng)?shù)鼐o急控制造用的后果是，使主要聯(lián)絡(luò)線(xiàn)或干線(xiàn)以缺點(diǎn)前最小靜態(tài)穩(wěn)定裕度運(yùn)轉(zhuǎn)，大多數(shù)情況下會(huì)進(jìn)一步加載，從而超越缺點(diǎn)后功角特性的最大幅值。按照CIGRE和IEEE提出的術(shù)語(yǔ)，這種情況稱(chēng)之為“條件穩(wěn)定性〞[4]。此外，電力系統(tǒng)緊急形狀的出現(xiàn)不僅表如今發(fā)電和輸電設(shè)備的極限的破壞上，而且表如今根本變量頻率和電壓的極限破壞上。在電源開(kāi)斷或負(fù)荷忽然增大時(shí)，由于電源和負(fù)荷間功率的嚴(yán)重不平衡，會(huì)引起系統(tǒng)頻率忽然大幅度下降。假設(shè)系統(tǒng)備用容量缺乏和不及時(shí)采取措施，將使頻率進(jìn)一步下降，而產(chǎn)生頻率解體，導(dǎo)致全系統(tǒng)的瓦解。由于無(wú)功電源缺乏或無(wú)功電源忽然切除時(shí)，當(dāng)負(fù)荷〔特別是無(wú)功負(fù)荷〕逐漸添加到一定程度時(shí)，有能夠使電壓大幅度下降，以致發(fā)生電壓解體景象[7]。

因此，按照文獻(xiàn)[8]所述，緊急控制的定義是，當(dāng)系統(tǒng)蒙受一個(gè)事件的擾動(dòng)后，部分或整個(gè)系統(tǒng)現(xiàn)有容量暫時(shí)不再能充分滿(mǎn)足負(fù)荷需求時(shí)，使系統(tǒng)可以維持和恢復(fù)到可行的運(yùn)轉(zhuǎn)形狀、而且不會(huì)出現(xiàn)不可忍受的過(guò)載或不正常的頻率或電壓所采取的措施和過(guò)程。2緊急控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)那么和框架經(jīng)典地和廣泛地采用的“緊急控制〞都是當(dāng)?shù)乜刂?，主要是防止單臺(tái)發(fā)電機(jī)〔個(gè)別情況是對(duì)發(fā)電機(jī)群〕失去暫態(tài)穩(wěn)定性。IEEE任務(wù)組的報(bào)告[10]對(duì)已有的穩(wěn)定控制方法作了較全面的綜述：l

繼電維護(hù)〔單相或三相、重合閘或無(wú)重合閘〕；l

電阻制動(dòng)；l

快關(guān)汽門(mén)〔短暫減功率和繼續(xù)減功率〕；l

勵(lì)磁控制；l

串聯(lián)和并聯(lián)補(bǔ)償安裝的投切；l

發(fā)電機(jī)解列；l

直流聯(lián)絡(luò)線(xiàn)調(diào)理；l低周減載。目前，北美、歐洲和日本的預(yù)防控制大多是針對(duì)單條線(xiàn)路過(guò)載或單個(gè)事件作出反響。閱歷證明，在大多數(shù)情況下，僅僅采用一種控制措施對(duì)于大型互聯(lián)電網(wǎng)是不可接受的。96年美國(guó)西部大停電事故闡明，必需從整體思索系統(tǒng)的可靠性，而不能僅從當(dāng)?shù)乜刂苹騿蝹€(gè)控制措施分別來(lái)思索?；ヂ?lián)電網(wǎng)緊急控制的主要目的是將緊急形狀部分化和防止缺點(diǎn)擴(kuò)展到相鄰區(qū)域。這就需求綜合和協(xié)調(diào)各種控制措施，構(gòu)成一個(gè)集中和分層協(xié)調(diào)的緊急控制系統(tǒng)[2]。在這方面，俄羅斯獲得了豐富的閱歷和勝利。前蘇聯(lián)在開(kāi)展電力系統(tǒng)過(guò)程中的關(guān)鍵戰(zhàn)略是節(jié)約投資，因此系統(tǒng)的輸電容量非常緊張。為了保證系統(tǒng)的可靠運(yùn)轉(zhuǎn)，前蘇聯(lián)工程師開(kāi)發(fā)了先進(jìn)的集中的緊急預(yù)防自動(dòng)控制〔CEPAC〕系統(tǒng)，并不斷不斷改良和完善。CEPAC系統(tǒng)的框架如圖2所示，該系統(tǒng)共分四層：第一層：緊急控制區(qū)域內(nèi)的當(dāng)?shù)乜刂圃O(shè)備；在緊急形狀期間，這些設(shè)備直接動(dòng)作；第二層：一個(gè)緊急控制區(qū)域內(nèi)的集中控制；這一層確定了第一層設(shè)備在缺點(diǎn)前條件下的調(diào)理；第三層：對(duì)第二層控制進(jìn)展協(xié)調(diào)；當(dāng)區(qū)域間發(fā)生緊急形狀時(shí)，如有必要，那么經(jīng)過(guò)第二層對(duì)第一層的當(dāng)?shù)鼐o急控制設(shè)備進(jìn)展調(diào)理；第四層：〔俄羅斯結(jié)合電力系統(tǒng)層〕：對(duì)第三層進(jìn)展協(xié)調(diào)。當(dāng)發(fā)生區(qū)域間缺點(diǎn)時(shí)，如有必要，那么經(jīng)過(guò)第二層和第三層對(duì)第一層的當(dāng)?shù)鼐o急控制設(shè)備進(jìn)展調(diào)理。圖2集中的緊急預(yù)防自動(dòng)控制〔CEPAC〕系統(tǒng)的框架CEPAC系統(tǒng)選擇控制造用是基于它們對(duì)電力系統(tǒng)的綜合效果，其目的是利用當(dāng)前系統(tǒng)中一切緊急預(yù)防控制手段來(lái)保證整個(gè)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。在CEPAC系統(tǒng)中，緊急預(yù)防控制的根底是：l

在線(xiàn)計(jì)算靜態(tài)和暫態(tài)穩(wěn)定；l

保證可靠運(yùn)轉(zhuǎn)所需求的控制造用；l假設(shè)機(jī)組或線(xiàn)路的切除導(dǎo)致線(xiàn)路過(guò)載〔超越靜穩(wěn)、暫穩(wěn)或熱極限〕，控制系統(tǒng)就啟動(dòng)所設(shè)計(jì)的控制動(dòng)作來(lái)防止系統(tǒng)解體。CEPAC系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)包括計(jì)算機(jī)、通訊和控制通道、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。由專(zhuān)門(mén)的控制器和當(dāng)?shù)刈詣?dòng)控制系一致設(shè)置控制造用。如圖3所示。CEPAC系統(tǒng)包括了多種自動(dòng)化方案：自動(dòng)電壓調(diào)理器〔預(yù)防控制〕；自動(dòng)潮流限制〔預(yù)防控制〕；繼電維護(hù)〔維護(hù)控制〕，第一道防線(xiàn)；穩(wěn)定控制方案〔校正控制〕，第二道防線(xiàn)；失步維護(hù)〔維護(hù)控制〕，第三道防線(xiàn)；低周減載〔維護(hù)控制〕，第四道防線(xiàn)；發(fā)電機(jī)啟動(dòng)和加載〔校正控制〕，第四道防線(xiàn)。圖3集中緊急預(yù)防自動(dòng)控制系統(tǒng)〔CEPAC〕最后當(dāng)切機(jī)和甩負(fù)荷之后，還不能恢復(fù)穩(wěn)定性，那么將系統(tǒng)分片解列。按照主電網(wǎng)和超級(jí)電網(wǎng)的平安要求：這些電網(wǎng)由于缺點(diǎn)引起的年停電時(shí)間不得超越5—6系統(tǒng)分鐘，而且多年不會(huì)發(fā)生系統(tǒng)解體。俄羅斯的CEPAC系統(tǒng)是目前世界上最先進(jìn)的集中緊急預(yù)防自動(dòng)控制系統(tǒng)，多年來(lái)都能相對(duì)可靠地運(yùn)轉(zhuǎn)，莫斯科最后一次大面積停電事故發(fā)生在1948年12月18日。在1997年，俄羅斯全國(guó)停電總量?jī)H為總發(fā)電量的0.014%此外加拿大魁北克水電管理局〔Hydro-Que'bec〕為了提高輸電系統(tǒng)的可靠性，主要是提高系統(tǒng)接受極端的偶爾事故〔通常由多重事件或輸電線(xiàn)相繼跳閘引起〕的才干，于1990年啟動(dòng)了一個(gè)對(duì)付極端偶爾事故的防衛(wèi)方案。該方案的總費(fèi)用為13億美圓，占總輸電系統(tǒng)資產(chǎn)的1%少一點(diǎn)，已于1998年投運(yùn)[11]。新的輸電系統(tǒng)設(shè)計(jì)準(zhǔn)那么反映了東北電力協(xié)調(diào)委員會(huì)〔NPCC〕的更高的可靠性要求[12]，思索了魁北克水電系統(tǒng)的特征，從而包含了魁北克水電系統(tǒng)的附加要求。滿(mǎn)足新的設(shè)計(jì)準(zhǔn)那么的處理方案中最吸引人之處是加上了串聯(lián)補(bǔ)償、并聯(lián)電抗器和專(zhuān)門(mén)的維護(hù)系統(tǒng)。新的設(shè)計(jì)遵照兩個(gè)根本出發(fā)點(diǎn)：(1)系統(tǒng)不會(huì)中斷效力或不用借助于專(zhuān)門(mén)的維護(hù)系統(tǒng)就能對(duì)付通常的偶爾事故〔指多半最能夠出現(xiàn)的事故〕；(2)在極端的偶爾事故條件下，系統(tǒng)必需有措施來(lái)防止出現(xiàn)系統(tǒng)范圍的瓦解因此，魁北克防衛(wèi)系統(tǒng)的目的是，運(yùn)用簡(jiǎn)單、可靠和平安的自動(dòng)化措施來(lái)堅(jiān)持電力系統(tǒng)的完好性，并在最大能夠的范圍和和程度上來(lái)御防一切能夠的極端偶爾事故。為了能在極端的偶爾事故后堅(jiān)持系統(tǒng)的完好性要求所施加的控制造用既快而且是集群的。為此，魁北克采用了專(zhuān)門(mén)的維護(hù)系統(tǒng)和確定了大量的設(shè)計(jì)原那么?；?，最重要的設(shè)計(jì)原那么如下：1.專(zhuān)門(mén)維護(hù)系統(tǒng)的非期望動(dòng)作不影響系統(tǒng)的平安。在任何情況下，控制造用的容量不超越魁北克系統(tǒng)中最大發(fā)電站的容量〔或5300MW〕；

2.盡能夠限制采用直接影響系統(tǒng)延續(xù)效力的措施。但是允許系統(tǒng)行為惡化最好是切掉負(fù)荷的一部分，而不是切掉負(fù)荷的全部。遙切負(fù)荷必需最小化和獲得高的平安程度；3.由于存在大量能夠的極端偶爾事故，最好是檢測(cè)事故對(duì)系統(tǒng)呵斥的后果，而不是檢查事故本身。在制定反措施時(shí)，必需最大能夠地利用當(dāng)?shù)刈兞康恼闪亢屯瓿僧?dāng)?shù)乜刂圃煊茫?/p>

4.整個(gè)防衛(wèi)方案必需簡(jiǎn)單。為此，在一個(gè)變電站內(nèi)能夠出現(xiàn)的各種極端偶爾事故該當(dāng)分為數(shù)量有限的類(lèi)別。對(duì)某類(lèi)事故的校正措施的選擇按該類(lèi)中最嚴(yán)重事故的函數(shù)來(lái)進(jìn)展。換言之，在選擇和確定待執(zhí)行的作用容量時(shí)，簡(jiǎn)單性是非常奏效的。在文獻(xiàn)[11]的表1中列舉了魁北克系統(tǒng)中幾乎一切能夠的極端事故，它們也能夠出如今其它電力系統(tǒng)中。這些事故可以粗略地分為兩類(lèi)：(1)主要影響系統(tǒng)保送容量的極端事故〔例如，失去一條重載的735kV線(xiàn)路〕，普通表現(xiàn)為暫態(tài)或動(dòng)態(tài)穩(wěn)定景象或快速的電壓穩(wěn)定景象；(2)主要影響發(fā)電/負(fù)荷平衡的極端事故〔例如，失去一個(gè)負(fù)荷變電站〕，普通表現(xiàn)為高周波、低周波、長(zhǎng)期電壓或穩(wěn)定景象。因此魁北克防衛(wèi)系統(tǒng)采用了處置極端事故條件下一切這些系統(tǒng)行為方式的自動(dòng)化措施。在開(kāi)發(fā)魁北克、防衛(wèi)系統(tǒng)過(guò)程中，遇到的主要問(wèn)題之一就是如何保證所采用的各種控制措施的協(xié)調(diào)。在能夠出現(xiàn)的各種情況和系統(tǒng)行為給定后，必需清楚地確定每種控制措施所要完成的義務(wù)。從而在出現(xiàn)復(fù)雜的極端事故期間，涉及到大量的控制措施而不需求進(jìn)展外部協(xié)調(diào)。每個(gè)控制系統(tǒng)必需可以按照本人需求御防的事故的函數(shù)進(jìn)展動(dòng)作，而且這些動(dòng)作的結(jié)合可以堅(jiān)持電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和行為進(jìn)展全面徹底的研討之后，就有能夠使一切的控制措施抑制它的局限性，而具有足夠的靈敏性。在魁北克防衛(wèi)系統(tǒng)中采用了如下的自動(dòng)控制措施：(1)低周減載〔UFLS〕系統(tǒng)，分布在約150個(gè)配電變電站；(2)735kV并聯(lián)電抗器自動(dòng)投切〔MAIS〕系統(tǒng)安裝在22個(gè)735kV變電站；(3)低壓切負(fù)荷〔UVLS〕系統(tǒng)；(4)發(fā)電減載和遙切負(fù)荷系統(tǒng)〔RPTC〕，覆蓋了15個(gè)735kV變電站中的極端事故的處置。該防衛(wèi)系統(tǒng)添加了自動(dòng)化干涉，共分為三層：l

第一層是發(fā)電減載〔限制到1400MW〕并與735kV并聯(lián)電抗器跳閘相結(jié)合，使系統(tǒng)能夠堅(jiān)持穩(wěn)定性，并不影響延續(xù)效力；l

第二層檢測(cè)極端事故對(duì)系統(tǒng)的影響。在非常大范圍〔至少一半的735kV變電站〕出現(xiàn)極端事故時(shí)，用自動(dòng)投切735kV并聯(lián)電抗器、低壓減載和低周減載來(lái)堅(jiān)持系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在這一層的干涉下，不可防止地失去某些負(fù)荷，但損失是有限的；l

第三層需求直接檢測(cè)極端事故。在檢測(cè)到事故后，必需迅速和集群地進(jìn)展發(fā)電減載和遙切負(fù)荷。這時(shí)，負(fù)荷損失將很大，但是它是防止整個(gè)系統(tǒng)瓦解的獨(dú)一途徑。在表1中列出了在各種極端事故條件下每種控制措施能夠的操作及其所起的作用。

極端事故MALSUVLSVFLSRPTC合閘跳閘有限的GRGR和RLSRTS第一層有限動(dòng)作

失去兩條串聯(lián)或并聯(lián)的735kV線(xiàn)路

*

*

*AC-DC事件：失去一條直流雙極線(xiàn)路和一條735kV線(xiàn)路

**

*

*第二層采用補(bǔ)救型專(zhuān)門(mén)維護(hù)系統(tǒng)失去一個(gè)發(fā)電站或一臺(tái)機(jī)組*

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主要負(fù)荷中心忽然失去負(fù)荷*

專(zhuān)門(mén)維護(hù)系統(tǒng)的非期望動(dòng)作*

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第三層采用集群作用專(zhuān)門(mén)維護(hù)系統(tǒng)在同一線(xiàn)路走廊中失去一條或兩條線(xiàn)路，并且余下的一切串聯(lián)電容器旁路

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**在一條線(xiàn)路走廊中失去一切的735kV線(xiàn)路*

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失去從一個(gè)變電站輻射出的一切735kV線(xiàn)路*

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表1在各種極端事故條件下能夠的自動(dòng)化控制動(dòng)作3結(jié)論本文論述了電力系統(tǒng)緊急控制的定義及其主要目的。特別強(qiáng)調(diào)的是，緊急控制不僅是處置暫態(tài)穩(wěn)定問(wèn)題。還該當(dāng)思索頻率穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定和線(xiàn)路傳輸極限破壞等問(wèn)題，緊急控制系統(tǒng)必需包括中央和部分控制以及兩者之間的協(xié)調(diào)。因此，它該當(dāng)從思索綜合效果的角度出發(fā)，應(yīng)器具備的一切控制手段，以協(xié)調(diào)的方式去影響發(fā)電、輸電和負(fù)荷。俄羅斯的集中緊急預(yù)防自動(dòng)控制〔CEPAC〕系統(tǒng)代表了當(dāng)前世界上的最高程度。它的勝利運(yùn)轉(zhuǎn)閱歷是值得自創(chuàng)和學(xué)習(xí)的。而加拿大魁北克系統(tǒng)的防止極端偶爾事故的防衛(wèi)方案又給我們提供了一個(gè)典型的范例。在開(kāi)放的電力市場(chǎng)下進(jìn)一步添加了電力傳輸系統(tǒng)的壓力，該當(dāng)借助緊急控制系統(tǒng)來(lái)保證電力系統(tǒng)的可靠性。電力系統(tǒng)緊急控制第二部分實(shí)際和方法0引言實(shí)現(xiàn)集中緊急預(yù)防控制系統(tǒng)預(yù)先需求兩個(gè)條件:：提供控制系統(tǒng)所需求的根本數(shù)據(jù)；開(kāi)發(fā)靜態(tài)穩(wěn)定、暫態(tài)穩(wěn)定和電壓穩(wěn)定的計(jì)算方法；緊急事故發(fā)生后的控制戰(zhàn)略。許多現(xiàn)代電力系統(tǒng)已在正常運(yùn)轉(zhuǎn)條件下到達(dá)高度的自動(dòng)化程度，具備數(shù)據(jù)采集、形狀估計(jì)和信號(hào)處置功能。給集中緊急預(yù)防控制系統(tǒng)提供根底在線(xiàn)控制數(shù)據(jù)的才干曾經(jīng)具備。然而，關(guān)于緊急預(yù)防控制的方法和算法雖然獲得了較大的進(jìn)展，但是還不非常完善。進(jìn)展任何穩(wěn)定性控制的前提是對(duì)系統(tǒng)〔包括在控制造用下〕進(jìn)展穩(wěn)定性的定量分析。長(zhǎng)期以來(lái)，緊急控制戰(zhàn)略的制定只能基于定性的大量離線(xiàn)仿真計(jì)算結(jié)果，這就是傳統(tǒng)的“離線(xiàn)料想計(jì)算，實(shí)時(shí)匹配〞的方案[2]。這種方案的缺陷是離線(xiàn)計(jì)算任務(wù)量很大，順應(yīng)電網(wǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)方式變化的才干較差，且由于離線(xiàn)制定控制戰(zhàn)略時(shí)是按最嚴(yán)重情況思索的，詳細(xì)實(shí)施時(shí)容易過(guò)量，并能夠發(fā)生失配[3]。因此，在線(xiàn)動(dòng)態(tài)平安評(píng)價(jià)〔DSA〕成為極具挑戰(zhàn)性的課題。國(guó)內(nèi)外學(xué)者在這方面進(jìn)展了不懈的努力，曾經(jīng)獲得了大量的成果[4-37]。在線(xiàn)動(dòng)態(tài)平安評(píng)價(jià)所得到的結(jié)果〔暫態(tài)穩(wěn)定裕度、穩(wěn)定極限和最大傳輸容量等〕可以用于緊急事故發(fā)生前的預(yù)防控制，也可以用“在線(xiàn)料想計(jì)算，實(shí)時(shí)匹配〞方式來(lái)進(jìn)展緊急事故發(fā)生后的緊急控制[16，18，20，26，27]。然而，電力系統(tǒng)是復(fù)雜的非線(xiàn)性大系統(tǒng)，閱歷闡明該當(dāng)采用集中和分層協(xié)調(diào)的緊急預(yù)防控制系統(tǒng)[1]。在設(shè)計(jì)這種緊急預(yù)防控制系統(tǒng)時(shí)，除了確定整個(gè)控制系統(tǒng)的框架或構(gòu)造，還該當(dāng)運(yùn)用大系統(tǒng)控制實(shí)際處理一些關(guān)鍵問(wèn)題：如何在集中和分層控制的根底上確定控制目的、有關(guān)的數(shù)學(xué)模型和適當(dāng)?shù)默F(xiàn)有控制手段。顯然，控制目的確實(shí)定是最根本的。各層的控制目確實(shí)定之后，也就提供了有關(guān)模型構(gòu)造和適當(dāng)?shù)目刂剖侄闻渲玫母住Ｆ胀▉?lái)說(shuō)，部分控制處置對(duì)部分有直接影響的、較經(jīng)常出現(xiàn)的事故；集中或中央控制處置對(duì)系統(tǒng)范圍有影響的、具有更耐久性質(zhì)的事故。在明確給定部分和中央的控制目的之后，就可以根據(jù)這些目的計(jì)算現(xiàn)有的控制手段的戰(zhàn)略和配置到相應(yīng)的控制層上。自然地，這就需求提供每層控制系統(tǒng)的適當(dāng)?shù)哪Ｐ停刺峁┮环N輸入-輸出映射：根據(jù)給定的系統(tǒng)形狀信息，指明滿(mǎn)足性能目的的適當(dāng)?shù)目刂圃煊?。關(guān)于普通的穩(wěn)定控制戰(zhàn)略的研討在文獻(xiàn)[38，39]中已進(jìn)展了較全面的綜述，因此在本文中不再贅述，而著重引見(jiàn)更具有緊急控制針對(duì)性的分析方法和控制戰(zhàn)略的實(shí)際研討成果和最新的開(kāi)展趨勢(shì)。1在線(xiàn)動(dòng)態(tài)平安評(píng)價(jià)〔DSA〕隨著偶爾事故的發(fā)生，電力系統(tǒng)能否經(jīng)受住隨后發(fā)生的暫態(tài)和過(guò)渡到一種新的穩(wěn)態(tài)條件，以及在這種新的穩(wěn)態(tài)條件下一切電力系統(tǒng)元件能否運(yùn)轉(zhuǎn)在規(guī)定的極限參數(shù)內(nèi)，是電力系統(tǒng)平安評(píng)價(jià)的主要內(nèi)容。用暫態(tài)分析方法去評(píng)價(jià)系統(tǒng)能否經(jīng)受住這種過(guò)渡過(guò)程屬于動(dòng)態(tài)平安評(píng)價(jià)〔DSA〕的范疇。對(duì)于檢驗(yàn)新的穩(wěn)態(tài)條件能否可以接受屬于靜態(tài)平安評(píng)價(jià)〔SSA〕的范疇.當(dāng)評(píng)價(jià)闡明某些偶爾事故的出現(xiàn)導(dǎo)致電力系統(tǒng)進(jìn)入緊急形狀，那么必需采取緊急預(yù)防和控制措施。靜態(tài)平安評(píng)價(jià)是對(duì)穩(wěn)態(tài)網(wǎng)絡(luò)基于快速潮流計(jì)算的結(jié)果，而動(dòng)態(tài)平安評(píng)價(jià)的主要內(nèi)容是進(jìn)展暫態(tài)穩(wěn)定性分析。緊急控制對(duì)實(shí)時(shí)性要求很高，因此以下著重引見(jiàn)在線(xiàn)動(dòng)態(tài)平安評(píng)價(jià)所獲得的進(jìn)展。在線(xiàn)動(dòng)態(tài)平安評(píng)價(jià)方法主要分為三大類(lèi)：人工智能法、暫態(tài)能量函數(shù)法和擴(kuò)展等面積法?；谌斯ぶ悄艿脑诰€(xiàn)動(dòng)態(tài)平安評(píng)價(jià)方法包括方式識(shí)別[4]、專(zhuān)家系統(tǒng)[5]、誘導(dǎo)推理[6]、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)[1-9]或模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)[10]等?；谌斯ぶ悄艿姆椒ㄊ紫葘?duì)料想事故進(jìn)展大量的離線(xiàn)仿真計(jì)算，從中獲得系統(tǒng)動(dòng)態(tài)行為中重要的穩(wěn)定性特征，然后構(gòu)造一個(gè)分類(lèi)器用來(lái)在線(xiàn)地對(duì)新的、未可預(yù)見(jiàn)的偶爾事故進(jìn)展正確的分類(lèi)。有關(guān)暫態(tài)能量函數(shù)法的研討已有多年歷史，并有大量成果面世[11-15]。暫態(tài)能量函數(shù)是經(jīng)過(guò)在缺點(diǎn)切除時(shí)辰的系統(tǒng)暫態(tài)能量與臨界能量相比較，直接評(píng)價(jià)系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。兩者之差稱(chēng)為能量裕度或穩(wěn)定裕度。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是：〔a〕可以提供系統(tǒng)穩(wěn)定程度的定量信息；〔b〕可以提供系統(tǒng)穩(wěn)定裕度對(duì)系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)或運(yùn)轉(zhuǎn)條件變化的靈敏度分析；〔c〕對(duì)極限參數(shù)計(jì)算速度快，可快速掃描系統(tǒng)暫態(tài)過(guò)程；〔d〕利用穩(wěn)定裕度可以確定緊急控制造用。為了確定系統(tǒng)的臨界能量或穩(wěn)定域，有所謂的最接近不穩(wěn)定平衡點(diǎn)〔UEP〕法、相關(guān)不穩(wěn)定平衡點(diǎn)〔UEP〕法、勢(shì)能界面〔PEBS〕法和基于相關(guān)UEP的電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定分析〔BCU〕法。在文獻(xiàn)[16]中，提出了一種在線(xiàn)動(dòng)態(tài)平安評(píng)價(jià)的構(gòu)造。該構(gòu)造包括：形狀監(jiān)控、動(dòng)態(tài)料想事故掃描、詳細(xì)的時(shí)域穩(wěn)定性分析、緊急預(yù)防和校正控制。形狀監(jiān)控的目的是經(jīng)過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)確定系統(tǒng)當(dāng)前形狀。動(dòng)態(tài)料想事故掃描的根底是BCU分類(lèi)器，從大量的料想事故中選出的少量緊急事故。然后利用快速和可靠的暫態(tài)穩(wěn)定〔時(shí)域〕仿真程序?qū)﹀噙x出的少量緊急事故進(jìn)展詳細(xì)的仿真。最后利用計(jì)算的結(jié)果可以確定應(yīng)該采取的緊急預(yù)防和控制措施。文獻(xiàn)[19]中也是利用暫態(tài)能量函數(shù)法進(jìn)展偶爾事故掃描，但它采用了三個(gè)濾波步驟：用逸出點(diǎn)〔EP〕計(jì)算的穩(wěn)定性目的快速給出粗略的、保守的偶爾事故排序，從中排除最穩(wěn)定的情況；然后用最小梯度點(diǎn)〔MGP〕進(jìn)一步濾出少量的緊急事故；最后用相關(guān)不穩(wěn)定平衡點(diǎn)〔UEP〕計(jì)算出這些少量緊急事故下系統(tǒng)的準(zhǔn)確的能量裕度。文獻(xiàn)[18]進(jìn)一步提出了基于暫態(tài)能量函數(shù)的改良算法，稱(chēng)為“第二次反沖〞方法。它不僅給出不穩(wěn)定性情況下暫態(tài)能量裕度，而且還能給出穩(wěn)定情況下暫態(tài)能量裕度，而且無(wú)須知道UEP。“第二次反沖〞是指在仿真中進(jìn)一步思索實(shí)踐缺點(diǎn)切除后的一個(gè)較長(zhǎng)的固定時(shí)間段。這種方法結(jié)合了時(shí)域仿真和暫態(tài)能量函數(shù)的優(yōu)點(diǎn)，能給出系統(tǒng)的穩(wěn)定程度而不受模型的限制。在文獻(xiàn)[19]中，進(jìn)一步引見(jiàn)了暫態(tài)能量函數(shù)法新近的主要進(jìn)展。擴(kuò)展等面積法建立在對(duì)能夠失步分別為兩群的多機(jī)電力系統(tǒng)的辨識(shí)上，先將兩群電機(jī)等值，再進(jìn)一步等值為單機(jī)無(wú)窮大母線(xiàn)〔OMIB〕系統(tǒng)，然后運(yùn)用適當(dāng)?shù)牡让娣e法那么〔EAC〕斷定暫態(tài)穩(wěn)定性和穩(wěn)定裕度。OMIB可以看成將多維多機(jī)動(dòng)態(tài)方程組映射為一個(gè)動(dòng)態(tài)方程的一種變換。OMIB有不同的方式，取決于所采用的電力系統(tǒng)模型和對(duì)每群電機(jī)行為的假設(shè)。可以將OMIB分為三類(lèi)：時(shí)不變、時(shí)變和普通化[20]。時(shí)不變OMIB是在以下假設(shè)條件得到的：〔a〕采用簡(jiǎn)化電力系統(tǒng)模型；〔b〕每組內(nèi)的電機(jī)同調(diào)。因此得到的OMIB的動(dòng)態(tài)方程為：。其中，M、Pm、Pmax和θ為常數(shù)〔在缺點(diǎn)期間和缺點(diǎn)切除后〕，所以稱(chēng)之為“時(shí)不變〞OMIB。其中，M、Pm、Pmax和θ為常數(shù)〔在缺點(diǎn)期間和缺點(diǎn)切除后〕，所以稱(chēng)之為“時(shí)不變〞OMIB。其特性為典型的正弦曲線(xiàn)，可以運(yùn)用眾所周知的傳統(tǒng)的EAC法那么。在這方面的先驅(qū)任務(wù)有薜禹勝的擴(kuò)展等面積法〔EEAC〕[21]以及Rahimi和schaffer的“最壞情況〞法[22]。時(shí)變和普通化OMIB去除了同調(diào)的假設(shè)，而仍采用簡(jiǎn)化電力系統(tǒng)模型。所得到的“時(shí)變〞動(dòng)態(tài)方程中，Pm、Pmax和θ不再是常數(shù)，Pa–δ特性為分段正弦。這種時(shí)變OMIB被用于所謂的動(dòng)態(tài)等面積法〔DEAC〕中?！捌胀ɑ昈MIB的動(dòng)態(tài)方程為：其Pa-δ特性不再是正弦曲線(xiàn)，參數(shù)δ、、Pm和Pe是用時(shí)域仿真程序來(lái)求得，在每一時(shí)間步長(zhǎng)將多機(jī)系統(tǒng)參數(shù)“凝聚〞成OMIB參數(shù)。這樣就綜合了OMIB、時(shí)域仿真程序〔可以采用恣意復(fù)雜的電力系統(tǒng)模型和對(duì)穩(wěn)定性的思索以及對(duì)精度的要求〕和EAC的優(yōu)點(diǎn)。普通化OMIB不能得到時(shí)不變OMIB的封鎖表達(dá)式和極快的暫態(tài)穩(wěn)定性的信息，但是遠(yuǎn)比時(shí)域仿真法快得多，更重要的是，可以得到大量的有關(guān)暫態(tài)穩(wěn)定性的信息。近年來(lái)，在這方面獲得了很大的進(jìn)展，提出了各種各樣的方法，如“混合〞的擴(kuò)展等面積法〔MEEAC〕、混雜的擴(kuò)展等面積法〔HEEAC〕、集成的擴(kuò)展等面積法〔IEEAC〕、FASTEST、SIME等[23-25]。這些方法在許多方面有所差別，如電機(jī)分別方式的辨識(shí)、OMIB參數(shù)的刷新、穩(wěn)定和不穩(wěn)定裕度的計(jì)算、穩(wěn)定極限的評(píng)價(jià)、偶爾事故的濾波等，但是都建立在普通化OMIB這個(gè)概念的根底之上。文獻(xiàn)[26]初次提出了基于EEAC的“在線(xiàn)料想計(jì)算、實(shí)時(shí)匹配〞的在線(xiàn)緊急控制框架，而在文獻(xiàn)[27]中進(jìn)一步提出了在線(xiàn)暫態(tài)穩(wěn)定控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案。除了以上三類(lèi)主要的在線(xiàn)動(dòng)態(tài)平安評(píng)價(jià)方法之外，近年來(lái)在基于系統(tǒng)暫態(tài)軌跡分析的動(dòng)態(tài)平安評(píng)價(jià)方法的研討上也獲得了新的進(jìn)展。文獻(xiàn)[28，29]提出一種利用系統(tǒng)暫態(tài)軌跡的幾何性質(zhì)來(lái)在線(xiàn)決議穩(wěn)定的新方法。這種方法經(jīng)過(guò)檢測(cè)發(fā)電機(jī)角度、角速度和角加速度，辨識(shí)系統(tǒng)缺點(diǎn)后軌跡所在曲面的凹、凸性，從而迅速、可靠地判別穩(wěn)定性。文獻(xiàn)[30]基于同調(diào)概念，以同調(diào)機(jī)機(jī)群中每臺(tái)電機(jī)相對(duì)慣性中心〔COI〕的轉(zhuǎn)子角作為偶爾事故掃描的暫態(tài)條件嚴(yán)重程度的性能目的。文獻(xiàn)[31]進(jìn)一步提出以缺點(diǎn)切除后功率失配向量與電機(jī)角速度的點(diǎn)積、功率失配向量與電機(jī)轉(zhuǎn)子角的點(diǎn)積、電機(jī)轉(zhuǎn)子角與角加速度的點(diǎn)積作為性能目的。文獻(xiàn)[32-35]采用暫態(tài)軌跡的靈敏度分析進(jìn)展動(dòng)態(tài)平安評(píng)價(jià)，并可分析各種參數(shù)變化對(duì)系統(tǒng)大干擾行為的影響。此外，暫態(tài)穩(wěn)定呼應(yīng)的信號(hào)能量分析是另一種在線(xiàn)動(dòng)態(tài)平安評(píng)價(jià)方法[36]。它不僅用來(lái)快速確定暫態(tài)穩(wěn)定極限，還可以同時(shí)估計(jì)暫態(tài)穩(wěn)定和電壓穩(wěn)定極限[37]。2緊急預(yù)防和控制戰(zhàn)略的實(shí)際研討如前所述，在設(shè)計(jì)集中和分層協(xié)調(diào)的緊急預(yù)防控制時(shí)，在確定了整個(gè)控制系統(tǒng)的框架和各層的控制目的之后，就需求建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型和確定適當(dāng)控制設(shè)備的控制戰(zhàn)略。由于電力系統(tǒng)是地域分布很廣的復(fù)雜非線(xiàn)性大系統(tǒng)，而且緊急控制的實(shí)時(shí)性要求很高，這就要求盡能夠采用簡(jiǎn)化模型和防止采集遠(yuǎn)方信息，并且采用非線(xiàn)性控制實(shí)際作為控制戰(zhàn)略的設(shè)計(jì)根據(jù)。對(duì)于普通的穩(wěn)定控制戰(zhàn)略〔包括不依賴(lài)于數(shù)學(xué)模型的人工智能控制方法〕在文獻(xiàn)[38，39]中已有較全面的綜述，在本文不再贅述。以下著重引見(jiàn)有關(guān)緊急控制的建模和非線(xiàn)性控制問(wèn)題。2.1緊急控制的數(shù)學(xué)模型電力系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型有各式各樣的方式，取決于所要研討的景象和處理的問(wèn)題。普通來(lái)說(shuō)，對(duì)最關(guān)懷的景象和元件進(jìn)展詳細(xì)描畫(huà)，而對(duì)其他元件作某種程度的近似。這樣有利于減少計(jì)算的復(fù)雜性和計(jì)算的負(fù)擔(dān)，更好地了解所關(guān)懷的問(wèn)題和設(shè)計(jì)出簡(jiǎn)單的、容易實(shí)現(xiàn)的控制器[40]。下面將分別論述：大規(guī)模動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的降階模型、觀測(cè)解耦形狀空間模型和基于辨識(shí)方法的低階模型。2.1.1大規(guī)模動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的降階模型大規(guī)模動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的分層或分散控制構(gòu)造建立在將復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)模型分解為一組低階模型的根底上，與此同時(shí)，在一定程度上將部分景象和非部分景象分別[41]。有如下的降階方法：(a)集結(jié)法：用一個(gè)保管了系統(tǒng)關(guān)鍵特性的低階系統(tǒng)模型替代原來(lái)復(fù)雜的高階系統(tǒng)模型。這些關(guān)鍵特征可以是對(duì)給定的一類(lèi)輸入有最小的輸出誤差、有等價(jià)的階躍呼應(yīng)或保管有同樣的主振蕩模態(tài)〔特征值〕[42-43]。(b)將強(qiáng)耦合系統(tǒng)解耦的奇特?cái)_動(dòng)法：這種方法主要用于具有兩組快、慢時(shí)標(biāo)的系統(tǒng)進(jìn)展解耦，而在不同的時(shí)間范圍內(nèi)對(duì)兩個(gè)子系統(tǒng)分別優(yōu)化，從而構(gòu)成了分層控制構(gòu)造的根底[44]。電力系統(tǒng)中有許多景象都表現(xiàn)出多時(shí)標(biāo)景象，如缺點(diǎn)后暫態(tài)呼應(yīng)中遠(yuǎn)離缺點(diǎn)點(diǎn)的機(jī)組的“同調(diào)〞性質(zhì)。這種“同調(diào)〞概念被廣泛用于暫態(tài)能量函數(shù)法和擴(kuò)展等面積法中。(c)將弱耦合系統(tǒng)解耦的非奇特?cái)_動(dòng)性：這種方法允許將特征值差別較大的子系統(tǒng)進(jìn)展解耦，從而可以進(jìn)展完全的分散控制[45，46]。2.1.2觀測(cè)解耦形狀空間模型Zaborszky等根據(jù)緊急控制的特點(diǎn)定義了一個(gè)新的形狀空間：“觀測(cè)解耦形狀空間〞或“部分平衡形狀空間〞[47]。部分平衡形狀空間是傳統(tǒng)形狀空間的獨(dú)特的非線(xiàn)性變換。它具有以下性質(zhì)：(a)經(jīng)過(guò)部分丈量和少量計(jì)算就可以計(jì)算或估計(jì)觀測(cè)解耦形狀向量；(b)新形狀空間的原點(diǎn)就是平衡點(diǎn)，因此驅(qū)動(dòng)每個(gè)部分母線(xiàn)變量到新形狀空間的原點(diǎn)就可到達(dá)系統(tǒng)的平衡；(c)觀測(cè)解耦形狀是緊急形狀能否存在及其嚴(yán)重程度的瞬時(shí)指示器；(d)在控制中心，經(jīng)過(guò)觀測(cè)解耦形狀可以辨識(shí)動(dòng)態(tài)事件及其在系統(tǒng)中的蔓延。根據(jù)觀測(cè)解耦形狀空間模型，Zaborszky等進(jìn)一步提出了用部分控制器來(lái)穩(wěn)定整個(gè)系統(tǒng)的控制戰(zhàn)略。如“范數(shù)減小控制〞，即單調(diào)地減小觀測(cè)解耦形狀的每個(gè)分量的范數(shù)?；蛘呓?jīng)過(guò)計(jì)算缺點(diǎn)期間的過(guò)剩動(dòng)能來(lái)確定制動(dòng)電阻等的控制量[48，49]。此外，Meisel等也采用了部分平衡形狀空間的修正方式，如“改良的戴維南平衡框架〞、“改良的部分平衡框架〞等。并在此根底上，采用能量函數(shù)法或最優(yōu)目的控制戰(zhàn)略也可以經(jīng)過(guò)部分丈量驅(qū)動(dòng)電機(jī)到達(dá)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定平衡點(diǎn)[50，51]。2.1.3基于辨識(shí)方法的低階模型研討小干擾穩(wěn)定或低頻振蕩問(wèn)題，通常采用線(xiàn)性化分析技術(shù)[52]。首先需求建立線(xiàn)性化形狀空間模型，然后進(jìn)展特征值分析和控制器的設(shè)計(jì)。然而典型的電力系統(tǒng)的形狀方程的維數(shù)很高，需求專(zhuān)門(mén)的仿真工具計(jì)算和不斷地更新模型。因此近年來(lái)運(yùn)用辨識(shí)方法導(dǎo)出線(xiàn)性化模型的研討遭到注重，并獲得一系列的成果[53-62]。這種方法是利用非線(xiàn)性時(shí)域仿真或現(xiàn)場(chǎng)丈量數(shù)據(jù)直接導(dǎo)出簡(jiǎn)單的、準(zhǔn)確的低階線(xiàn)性化模型。所采用的辨識(shí)方法有：Steiglitz-McBride算法[53]、特征系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)算法〔ERA〕[54]和Prony算法[55]。Steiglitz-McBride算法是對(duì)傳送函數(shù)系數(shù)的調(diào)整的迭化計(jì)算。ERA算法是經(jīng)過(guò)系統(tǒng)的脈沖呼應(yīng)，對(duì)Hankel矩陣進(jìn)展奇特值分解。Prong算法那么是用指數(shù)項(xiàng)的加權(quán)和來(lái)擬合一個(gè)信號(hào)。在文獻(xiàn)[56-58]中對(duì)這些算法的實(shí)現(xiàn)進(jìn)展了較詳細(xì)的論述。文獻(xiàn)[59]進(jìn)一步對(duì)三種辨識(shí)方法的性能作了比較，以為Prong和ERA算法辨識(shí)的線(xiàn)性系統(tǒng)具有類(lèi)似的特性，并在辨識(shí)的機(jī)電振蕩鄰域內(nèi)逼近實(shí)踐的系統(tǒng)；在較復(fù)雜的測(cè)試系統(tǒng)中，Steiglitz-MCBride算法的性能不如其它兩種算法。這些辨識(shí)模型的實(shí)踐價(jià)值已在PSS、FACTS等阻尼控制器設(shè)計(jì)中得到表達(dá)[60-62]。此外，文獻(xiàn)[63]也提出一種用多步遞歸最小二乘法辨識(shí)系統(tǒng)簡(jiǎn)單等值模型的方法，并用于采用勵(lì)磁和快關(guān)汽門(mén)的緊急控制[64]。2.2緊急控制戰(zhàn)略

2.2.1最優(yōu)目的戰(zhàn)略〔OAS〕Barnard基于系統(tǒng)軌跡的概念提出的非線(xiàn)性系統(tǒng)的最優(yōu)目的控制戰(zhàn)略[65，66]是將形狀向量X〔t〕驅(qū)動(dòng)到一個(gè)目的形狀X0〔t〕。該目的形狀可以是系統(tǒng)的平衡形狀或其它適中選擇的目的?？刂茟?zhàn)略是經(jīng)過(guò)代數(shù)優(yōu)化方法，使導(dǎo)數(shù)形狀向量〔t〕和參考向量X〔t〕-X0〔t〕之間的夾角最小，從而將當(dāng)前的形狀X〔t〕驅(qū)動(dòng)到目的形狀X0〔t〕。另一種目的戰(zhàn)略是使范數(shù)最小。這種控制戰(zhàn)略還允許思索控制極限的物理約束。OAS的優(yōu)點(diǎn)是能得到封鎖方式的最優(yōu)解，構(gòu)成閉環(huán)自順應(yīng)反響控制，可以運(yùn)用于普通的非線(xiàn)性系統(tǒng)。文獻(xiàn)[50，51，67-69]在觀測(cè)解耦形狀空間模型或改良的部分平衡框架的根底上，運(yùn)用OAS進(jìn)展多機(jī)系統(tǒng)的緊急控制，而只需求部分丈量數(shù)據(jù)?？刂剖侄慰梢圆捎脛?lì)磁、快關(guān)汽門(mén)、制動(dòng)電阻和串聯(lián)電容器等。文獻(xiàn)[51]還提出了多機(jī)系統(tǒng)的分層控制構(gòu)造，當(dāng)?shù)乜刂破鞑捎肙AS，而區(qū)域協(xié)調(diào)控制器接納來(lái)自各個(gè)當(dāng)?shù)乜刂破鞯男畔?，確定希望的控制功率，并根據(jù)某種優(yōu)化戰(zhàn)略對(duì)現(xiàn)有控制手段進(jìn)展配置并實(shí)現(xiàn)控制。文獻(xiàn)[68，69]根據(jù)第一搖擺穩(wěn)定性和多擺穩(wěn)定性的不同特點(diǎn)，制定不同的控制目的，而將OAS擴(kuò)展最優(yōu)變化目的戰(zhàn)略〔OVAS〕，用來(lái)處理多機(jī)系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性和再同步控制問(wèn)題。2.2.2微分幾何控制傳統(tǒng)的將非線(xiàn)性系統(tǒng)線(xiàn)性化方法都是采用在運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)附近的部分線(xiàn)性化方法，不適宜于大干擾情況。使所設(shè)計(jì)的控制器對(duì)各種工況不具備魯棒性，而大范圍準(zhǔn)確線(xiàn)性化的微分幾何控制那么抑制了這一缺陷。從適用觀念來(lái)說(shuō)，微分幾何控制的中心是反響準(zhǔn)確線(xiàn)性化，它經(jīng)過(guò)部分微分同胚變換，對(duì)仿射型非線(xiàn)性系統(tǒng)在滿(mǎn)足可控性、矢量場(chǎng)生成、對(duì)合性和凸性四個(gè)條件下，將非線(xiàn)性系統(tǒng)化為線(xiàn)性控制問(wèn)題[70]。盧強(qiáng)等初次將微分幾何控制用于電力系統(tǒng)中[71]。隨后，許多學(xué)者對(duì)電力系統(tǒng)微分幾何控制進(jìn)展了大量的研討，并獲得了許多有意義的成果，已將這種控制方法用于發(fā)電機(jī)