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随着现代互联电力系统规模不断膨胀、运行方式日益复杂,引发电力系统停电事故发生的各种确定与不确定因素越来越多,电网的局部故障可能诱发连锁反应,导致大面积停电,甚至导致整个电网的崩溃。国内外频发的大停电事故凸显出目前电力系统安全防御体系的不完善性,现代电力系统的安全稳定运行对电网自愈控制提出了迫切需求。同时,经过一百多年的发展,目前电网正处于由第二代电网向第三代电网发展的过渡阶段,第三代电网将是一个智能化可持续发展的电网,自愈是其关键特征。然而,电网自愈控制的相关研究目前尚处于刚刚起步和探索阶段,国内外专家学者普遍认为“自我感知与识别”和“主动控制”是自愈控制的两大关键技术,本文针对这两大关键问题展开探索性研究,主要的研究工作概况以下。 (1)在“自我感知与识别”方面,研究了电力系统的脆弱性分析方法及薄弱环节辨识方法。首先归纳总结了电力系统脆弱性的定义和分类,指出了电力系统存在的少数薄弱环节在导致系统发生大规模连锁故障中起关键作用。针对大停电事故一般伴随着线路有功潮流大规模转移的特征,提出了潮流转移度指标。在此基础上,建立了一套停电风险评估指标,用于计算电网发生电力安全事故的风险值。基于该指标,结合OPA模型,提出了一种电力系统停电风险及薄弱区域评估方法。最后,从电网全局安全性的角度出发,基于电力系统静态安全域分析的思想建立了关键线路评估模型,提出了一种电力系统连锁故障过程中关键线路的辨识方法,定量地评估线路的开断对系统安全裕度的影响。 (2)在“主动控制”方面,针对FCB(快速回切:Fast Cut Back)技术在自愈控制中的应用展开了研究,建立了FCB机组动态模型,提出了基于FCB技术的机网协调控制方法。FCB技术是一种大型火电机组新技术,FCB机组在外电网发生故障导致发电机出口开关跳闸后能够不停机不停炉,继续带厂用电孤岛稳定运行。首先,深入研究了FCB机组的功能特点并建立了其动态模型,介绍了广东电网台山电厂百万千瓦大型FCB机组甩负荷及空充500kV线路试验,该试验是国内首次大型火电机组启动500kV线路成功的试验,验证了FCB机组维持孤岛运行及启动高压输电网架的能力,进而验证了FCB机组在电网恢复控制中的关键作用。其次,鉴于FCB机组能快关汽门,快速降低机组出力,在电网故障后能起到紧急电气制动的作用,提出了一种基于FCB技术的机网协调控制方法。当电力系统发生严重故障,通过主动解列将电网解列成为各个能稳定运行的孤岛,避免故障扩散从而避免大面积停电。解列后的区域电网可能存在稳定问题,利用所提的基于FCB技术的机网协调控制方法,能够迅速消除解列后区域孤网的不平衡功率,稳定区域电网的频率,抑制区域电网的功率振荡。