電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定問題研究
發(fā)布時間： 2021-07-17
來源：包頭青辰科技有限公司
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摘要：介紹了國內(nèi)外電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定問題的研究現(xiàn)狀，供電力工程參考。
關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；安全穩(wěn)定；新進展
Abstract:Thispaperintroducesthestudystatusofsafetyandstabilityproblemsforpowersystemsathomeandabroad,anditisveryusefulforelectricalengineeringreference.
Keywords：powersystem；safetyandstability；newdevelopment
當今，電力已作為現(xiàn)代社會的主要能源，與國民經(jīng)濟建設(shè)和人民生活有著密切的關(guān)系，供電不穩(wěn)定，特別是大面積停電事故所造成的經(jīng)濟損失和社會影響是十分嚴重的，例如2003年的紐約、倫敦和東京大停電事故。因此，對現(xiàn)代電力系統(tǒng)的運行提出了更高的要求，既保證安全、可靠和經(jīng)濟地發(fā)供電能，又要求保證合格的供電質(zhì)量。但是，現(xiàn)代電力系統(tǒng)是一個由電能產(chǎn)生、輸送、分配和用電環(huán)節(jié)組成的大系統(tǒng)。同時，由于電能的發(fā)、送、變、配、用電各個環(huán)節(jié)是同時進行，這樣現(xiàn)代電力系統(tǒng)又是一個復(fù)雜的實時動態(tài)系統(tǒng)，這個系統(tǒng)除了包括發(fā)電、送電、變電、配電和用電設(shè)備外，還包括監(jiān)測系統(tǒng)、繼電保護系統(tǒng)、調(diào)度通信系統(tǒng)、遠動和自動調(diào)控設(shè)備等組成的二次系統(tǒng)［1-5］。
在這個大系統(tǒng)中，其設(shè)備眾多，分布區(qū)域很廣，要保證每一臺裝置設(shè)備或每一條輸電線路在任何時候都不發(fā)生任何故障是絕對不可能的。隨著社會生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代電力系統(tǒng)由于機組容量不斷提高，電網(wǎng)規(guī)模不斷擴大，電壓等級不斷提高，超高壓遠距離輸電以及互聯(lián)電網(wǎng)形成，使電網(wǎng)結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，造成現(xiàn)代電力系統(tǒng)的控制管理困難，一個嚴重干擾都能波及全系統(tǒng)導(dǎo)致瓦解的嚴重后果。因此，保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行是一個端重要的問題，只有在電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的前提下，才有可能進一步考慮運行的經(jīng)濟性等問題。 當前的中國已步入大電網(wǎng)、高電壓和大機組的時代。隨著中國電力系統(tǒng)的日益發(fā)展和擴大，電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定問題已成為重要的問題，越來越。解決好電力系統(tǒng)實時安全分析方法和安全穩(wěn)定控制技術(shù)的研究和應(yīng)用，已成為電力生產(chǎn)、運行、科研和制造部門的重要任務(wù)，不管在任何情況下，電力調(diào)度運行部門都要把電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行放在首位［6－9］。
1電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定問題
電力系統(tǒng)中各同步發(fā)電機間保持同步是電力系統(tǒng)正常運行的必要條件，如果不能使各發(fā)電機相互保持同步或在暫時失去同步后不能恢復(fù)同步運行，這就使電力系統(tǒng)失去穩(wěn)定。電力系統(tǒng)穩(wěn)定問題早應(yīng)追溯到上世紀初。當同步電機由單機運行發(fā)展到與其它同步發(fā)電機并列運行后，就出現(xiàn)電力系統(tǒng)穩(wěn)定問題，特別是在發(fā)生故障情況下，有可能使發(fā)電機失去同步。電力系統(tǒng)穩(wěn)定的破壞，往往會導(dǎo)致系統(tǒng)的解列和崩潰，造成大面積停電，所以保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定是電力系統(tǒng)安全運行的必要條件。在電力系統(tǒng)穩(wěn)定研究中，除了維持發(fā)電機間的同步運行的穩(wěn)定性外，還開展了電力系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定和頻率穩(wěn)定性問題的研究。
近幾十年來，國內(nèi)外電力系統(tǒng)由于穩(wěn)定破壞，曾發(fā)生大面積停電事故，對國民經(jīng)濟造成損害，使社會和人民生活受到很大影響。
美國1965年東北包括紐約大停電事故。造成了21000MW用電負荷停電，停電長時間13h，停電區(qū)域20萬km2，經(jīng)濟損失達1億美元，影響居民3000萬人。事故原因為加拿大拜克水電站向多倫多送電的5條230kV線路中的一條突然跳閘，造成系統(tǒng)穩(wěn)定破壞。
美國1977年7月13日紐約大停電事故。這次事故起因為大風暴造成輸電線路斷開，短時的供需不平衡，使電網(wǎng)電壓劇升，發(fā)電機超速解列。這次大停電引起貧民區(qū)的搶劫和縱火，華爾街上造成嚴重的社會問題。
法國1978年12月19日大停電事故。當時由東部向西部送電的一條400kV線路因過負荷跳閘，導(dǎo)致其他線路發(fā)生一系列的過負荷跳閘，并造成系統(tǒng)穩(wěn)定的破壞，終造成法國全國大部分地區(qū)停電。
日本1987年7月23日東京電力系統(tǒng)大停電事故。這是一次典型的電壓崩潰事故。事故中負荷停電8168MW，影響280萬用戶，停電時間長達3h21min，使兩個500kV變電站及一個275kV變電所全停，影響日本鐵路線13條線路停運，都市自來水中斷，銀行計算機系統(tǒng)中斷，造成社會生活混亂［10-16］。
1980年7月27日中國安徽電網(wǎng)大面積停電事故。事故起因是由于一臺220kV電壓互感器爆炸起火，引起二條220kV線路先后跳閘，大量負荷轉(zhuǎn)移到一條與之環(huán)網(wǎng)運行的110kV線路上，造成穩(wěn)定破壞，系統(tǒng)劇烈振蕩，后導(dǎo)致系統(tǒng)瓦解。事故發(fā)生后，甩負荷及停電320MW，少送24萬kW·h電能，給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、社會生活造成嚴重損失。
1972年7月20日浙江電網(wǎng)瓦解事故，是華東電網(wǎng)的一次嚴重穩(wěn)定破壞的大面積停電事故。杭常湖220kV三角大環(huán)網(wǎng)是連接上海、杭州、常州為中樞點的三角大環(huán)網(wǎng)。這個總長564km的單回線大環(huán)網(wǎng)給系統(tǒng)運行帶來復(fù)雜性。這次常湖線故障，造成浙江電網(wǎng)頻率崩潰而全面瓦解，兩個220kV變電站，23個110kV變電站，近100個35kV變電所停電，全省甩負荷350MW，事故直接損失約200萬元。
1972年中國湖北省電力系統(tǒng)穩(wěn)定破壞事故，使全省失去約686MW，導(dǎo)致湖北地區(qū)大面積停電，使武鋼等大廠礦企業(yè)受到重大經(jīng)濟損失。
發(fā)展電力系統(tǒng)是電力工業(yè)的客觀規(guī)律，是世界各國電力工業(yè)所走的共同道路。前蘇聯(lián)已基本上形成了全國統(tǒng)一的電力系統(tǒng)并且與東歐國家互聯(lián)，形成了更大規(guī)模的聯(lián)合電力系統(tǒng)；西歐各國的電力系統(tǒng)也已互聯(lián)，形成西歐十一國的互聯(lián)系統(tǒng)。中國已進入高電壓、大電網(wǎng)、大機組時代，大區(qū)電力系統(tǒng)的裝機容量已達20000MW以上，中國電力系統(tǒng)已由以省內(nèi)為主，發(fā)展到跨省的大區(qū)電力系統(tǒng)并且大區(qū)電網(wǎng)之間也已開始互聯(lián)。
但是，大電力系統(tǒng)對安全性的要求更高，對運行技術(shù)和管理水平要求也更嚴格。當大電力系統(tǒng)發(fā)生事故，特別是發(fā)生穩(wěn)定破壞和不可控的嚴重連鎖反應(yīng)時，停電波及的范圍大，停電時間長，后果嚴重，特別當電網(wǎng)結(jié)構(gòu)薄弱，管理不善而缺乏必要的技術(shù)防范措施時，則某一電氣設(shè)備故障可能發(fā)展成為全面的大面積停電事故，例如上述國內(nèi)外大停電事故。因此，必須把保證大電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行問題放在重要的位置，這是從國內(nèi)外大電力系統(tǒng)發(fā)生的多次大停電事故中得出的客觀規(guī)律。對于中國電力系統(tǒng)，長期以來輸變電工程建設(shè)落后于發(fā)電工程，而發(fā)電工程又遠落后于負荷增長的需要，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)相對薄弱，面對中國電力系統(tǒng)的容量不斷增長，如何保證日益發(fā)展的大容量電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，是一項緊
急而又重大的任務(wù)［20］。
2電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定研究［20-42］
對電力系統(tǒng)而言，安全和穩(wěn)定都是系統(tǒng)正常運行所不可缺少的基本條件。安全和穩(wěn)定是兩個不同的基本概念?！鞍踩笔侵高\行中的電力設(shè)備必須在不超過它們允許的電壓、電流和頻率的幅值和時間限額內(nèi)運行，不安全后果導(dǎo)致電力設(shè)備損壞?！胺€(wěn)定”是指電力系統(tǒng)可以連續(xù)向負荷正常供電的狀態(tài)，有三種必須同時滿足穩(wěn)定性要求：
①同步運行穩(wěn)定性；
②電壓穩(wěn)定性；
③頻率穩(wěn)定性。
電力系統(tǒng)失去同步運行穩(wěn)定的后果是系統(tǒng)發(fā)生電壓、電流、功率振蕩，引起電網(wǎng)不能繼續(xù)向負荷正常供電，終可導(dǎo)致系統(tǒng)大面積停電；失去電壓穩(wěn)定性的后果，則是系統(tǒng)的電壓崩潰，使受影響的地區(qū)停電；失去頻率穩(wěn)定性的后果是發(fā)生系統(tǒng)頻率崩潰，引起全系統(tǒng)停電。
早在20世紀50年代后期，一些西方工業(yè)化國家就開始把計算機應(yīng)用在實現(xiàn)經(jīng)濟調(diào)度為主要的目的上。60年代后期以來，美、法、日等國的一些大型電網(wǎng)相繼發(fā)生了大面積的停電事故，巨大的經(jīng)濟損失和嚴重的社會影響使各方面深受震動，各國才開始重視電力系統(tǒng)實時安全穩(wěn)定分析的研究。
2.1電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析研究［20-28］
電力系統(tǒng)的同步穩(wěn)定問題一直是人們研究的重要課題。長期以來，無論是經(jīng)典的還是現(xiàn)代的電力系統(tǒng)穩(wěn)定性理論，不論在穩(wěn)定性機理、數(shù)學(xué)物理模擬、計算方法，還是在控制技術(shù)對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響方面，主要集中在系統(tǒng)功角穩(wěn)定性的研究上，并且由于控制理論、計算機技術(shù)的飛速發(fā)展及其在電力系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，使得人們對于功角穩(wěn)定性的研究認識達到了很高的階段，所取得的理論和實用性成果，對系統(tǒng)安全運行發(fā)揮了巨大的作用。
電力系統(tǒng)的同步運行穩(wěn)定分析一直是電力系統(tǒng)中為關(guān)注的一種穩(wěn)定性。在中國的現(xiàn)行規(guī)程上，把電力系統(tǒng)的同步運行穩(wěn)定性分為三類：靜態(tài)穩(wěn)定、動態(tài)穩(wěn)定和暫態(tài)穩(wěn)定。但迄今為止，上對電力系統(tǒng)同步穩(wěn)定性并沒有統(tǒng)一的標準定義。1982年IEEE提出新的建議，并定義如下：
1)電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性：如果在任一小擾動后達到擾動前運行情況一樣或相接近的靜態(tài)運行情況的話，電力系統(tǒng)對該特定靜態(tài)運行情況為靜態(tài)穩(wěn)定，又稱為電力系統(tǒng)的小干擾穩(wěn)定性。
2)電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性：如果在該擾動后（如三相短路等大擾動）達到允許的穩(wěn)定允許情況，電力系統(tǒng)對該特定運行情況或?qū)υ撎囟〝_動為暫態(tài)穩(wěn)定。
電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定水平一般低于系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定水平，如果滿足了大擾動后的系統(tǒng)穩(wěn)定性，往往可同時滿足正常情況下的靜態(tài)穩(wěn)定要求，但是，保持一定的靜態(tài)穩(wěn)定水平，仍是取得系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的基礎(chǔ)和前提，有了一定的靜態(tài)穩(wěn)定裕度，就有可能在嚴重的故障下通過一些較為簡單的技術(shù)措施去爭取到系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。長期以來，主要對電力系統(tǒng)同步穩(wěn)定運行的三個方面展開研究：
①研究分析長距離重負荷線路的靜態(tài)穩(wěn)定裕度的計算，將電力系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型進行線性化處理，用頻域法，計算電力系統(tǒng)參數(shù)矩陣的特征值和特征向量。出現(xiàn)靜態(tài)穩(wěn)定問題的情況，多屬單機對主系統(tǒng)模式。
②引起研究人員感興趣的是動態(tài)穩(wěn)定計算分析，但在實際系統(tǒng)中，由于這種模式的
穩(wěn)定破壞并非常見，對其求解方法一般采用數(shù)值積分法，如歐拉法、龍格庫塔法、隱式積分
法的時域分析方法，計算結(jié)果給出功角對時間的曲線關(guān)系，以判別電力系統(tǒng)的動態(tài)穩(wěn)定性。
③用來考慮大擾動對系統(tǒng)穩(wěn)定運行的影響是暫態(tài)穩(wěn)定問題。量的研究分析是暫態(tài)穩(wěn)定性，由于系統(tǒng)的運行操作和故障是大量地經(jīng)常發(fā)生，因此對暫態(tài)穩(wěn)定性的正確評估，對電力系統(tǒng)安全運行具有頭等重要意義。描述電力系統(tǒng)受到大干擾后的機電暫態(tài)過程是一組非線性狀態(tài)方程式，大擾動引起的電力系統(tǒng)動態(tài)過程中，系統(tǒng)的許多參量都在大幅度范圍內(nèi)變化，現(xiàn)在的普遍做法是采用時域法，用數(shù)值積分法求解非線性方程，求得個機組間的相位差角對時間的變化曲線，或求出某一母線節(jié)點電壓對時間的變化曲線。雖然用概率和統(tǒng)計分析方法來估算系統(tǒng)的安全性已經(jīng)作了相當長時間的研究工作，但為了更加適應(yīng)實時控制快速判斷暫態(tài)穩(wěn)定的需要，一些新方法引入到這個領(lǐng)域，如李雅普諾夫函數(shù)法、模式識別法、專家系統(tǒng)和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方法。應(yīng)用李雅普諾夫函數(shù)法，首先必須找到一個所謂的李雅普諾夫函數(shù)。對一個特定的動態(tài)系統(tǒng)，如果找到這樣的函數(shù)，就不必去求解系統(tǒng)的微分方程組，就可以直接判定這個系統(tǒng)的穩(wěn)定性。事實上，在很多電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性研究中，就是把系統(tǒng)所存貯的總能量函數(shù)作為李雅普諾夫函數(shù)的。19世紀提出的李雅普諾夫直接法是非線性系統(tǒng)穩(wěn)定性理論的重大進展，20世紀30年代前期蘇聯(lián)學(xué)者不僅用park方程研究高電壓遠距離輸電，也提出用能量準則分析電力系統(tǒng)能量積分的論文，直到60年代下半葉才出現(xiàn)李雅普諾夫穩(wěn)定意義上的電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析的論文，70年代末期在美、日等國提出的暫態(tài)能量函數(shù)方法是對李雅普諾夫函數(shù)法的改進。近十多年來，國內(nèi)外學(xué)術(shù)界在其函數(shù)構(gòu)造、穩(wěn)定域估計、動態(tài)安全分析與控制方面研究發(fā)展迅速，國內(nèi)上發(fā)表了大量論文和專著［20］。此方法克服傳統(tǒng)數(shù)值積分方法在線應(yīng)用計算負擔較重的弱點，因其能夠定量度量穩(wěn)定度，適合于靈敏度分析以及對限參數(shù)的快速計算，因此近十多年來其方法一直是電力系統(tǒng)研究領(lǐng)域中十分活躍的一個分支。近年來，隨著人工智能方法在電力系統(tǒng)中應(yīng)用，人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)也應(yīng)用于對暫態(tài)穩(wěn)定的研究。文獻［21］提出了一種利用人工神經(jīng)元進行電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定分析的方法，該神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)取故障后系統(tǒng)暫態(tài)量為特征量，采用BP算法進行訓(xùn)練，將樣本空間進行模式分類，并對不同類樣本作不同處理，后以實際系統(tǒng)為例，將選用暫態(tài)特征與選穩(wěn)定特征進行比較，驗證了選用暫態(tài)特征的準確性和有效性。電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定分析要求針對當前運行工況及時準確地作出判斷，人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)理論的應(yīng)用為這一問題的解決引入了一個的思想模式，不需求解非線性方程，只需建立所研究問題與人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)輸入與輸出的影射關(guān)系，離線訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)，在線并行計算，以滿足電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定分析的要求。目前將ANN應(yīng)用于電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定分析的工作越來越多。
近年來，在國外的一些電力系統(tǒng)中出現(xiàn)過因電壓或頻率不穩(wěn)定或者電壓或頻率崩潰而導(dǎo)致大面積停電，特別是電壓問題在世界范圍內(nèi)引起廣泛重視和關(guān)注，許多專家和學(xué)者投入電壓穩(wěn)定性研究中，使這項研究到目前為止取得了一系列成果，這些分析方法可以大致歸納為下面幾個方面：
①應(yīng)用潮流方程的可行解域研究電壓穩(wěn)定
加拿大McGill大學(xué)的Galiana等人從分析電力系統(tǒng)靜態(tài)數(shù)學(xué)模型的解析性質(zhì)入手研究潮流問題的可靠解域及其性質(zhì)，得出了具有理論價值的結(jié)論［23］。通過研究潮流問題的可行解域，可確定給定注入矢量（包括潮流方程的PQ節(jié)點的有功無功注入，PV節(jié)點的有功注入的電壓幅值）對應(yīng)的潮流計算不收斂的原因，可以計算出靜態(tài)電壓穩(wěn)定裕度和臨界電壓。
②應(yīng)用潮流方程多值解的性質(zhì)研究電壓穩(wěn)定性
由于潮流方程的非線性，在給定的節(jié)點注入量下，其解不唯一，存在多值性。文獻［24］提出在潮流多值解中，低幅值電壓解是不穩(wěn)定運行解的思想，如果某種干擾使系統(tǒng)運行由高電壓解轉(zhuǎn)移到低電壓解，即所謂的模式轉(zhuǎn)移，那么系統(tǒng)中的無功/電壓控制作用失效，加劇電壓下降過程，表現(xiàn)為對系統(tǒng)電壓失去控制，導(dǎo)致電壓崩潰。因此，低幅值電壓解對電壓不穩(wěn)定負有直接的責任，通過研究潮流方程的多值解來分析系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性。
③采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)研究電壓穩(wěn)定性
雖然潮流的可行解域和多個值解法從理論上可以研究系統(tǒng)的工作點的穩(wěn)定裕度，但計算復(fù)雜，實際應(yīng)用困難。針對這些問題，文獻［25］［26］采用人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)來研究電壓穩(wěn)定問題，為系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)整提供幫助，并且方便地與潮流程序相結(jié)合，計算量大為減少。目前在中國開展對電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性的研究不僅具有較高的理論價值，而且是當前以及今后電力生產(chǎn)發(fā)展的迫切需要，因此迫切需要研究出新的分析方法和應(yīng)用軟件來解決這一實際問題。
2.2電力系統(tǒng)安全分析研究［29-42］
電力系統(tǒng)安全分析包括靜態(tài)安全分析和動態(tài)安全分析，它們是電力系統(tǒng)調(diào)度運行工作的一個主要內(nèi)容。安全分析是指在當時的運行情況下，系統(tǒng)有對應(yīng)的潮流分布，當系統(tǒng)出現(xiàn)故障后，進入穩(wěn)定后或暫態(tài)過程中，對電力系統(tǒng)進行計算分析，分析系統(tǒng)是否運行在安全約束條件以內(nèi)，有多大安全儲備能力，并在實時潮流基礎(chǔ)上進行預(yù)想事故評定。
電力系統(tǒng)調(diào)控中心進行在線安全分析的目的是對電力系統(tǒng)在當前運行情況下的安全狀況作出評價，從而預(yù)先采取合理的控制措施。當處于安全狀態(tài)的電力系統(tǒng)受到某種擾動，可能進入告警狀態(tài)，通過靜態(tài)安全控制（即預(yù)防性控制），如調(diào)整發(fā)電機電壓或出力，投入電容器等，使系統(tǒng)轉(zhuǎn)為安全狀態(tài)；電力系統(tǒng)在緊急狀態(tài)下為了維持穩(wěn)定運行和持續(xù)供電，必須采取緊急控制，通過動態(tài)安全控制，系統(tǒng)可以恢復(fù)到安全狀態(tài)，也可能進入恢復(fù)狀態(tài)；通過恢復(fù)控制，使系統(tǒng)進入安全狀態(tài)。這些安全控制是維持一個電力系統(tǒng)安全、經(jīng)濟運行的保證手段，一般由電力系統(tǒng)調(diào)度中心的能量管理系統(tǒng)（EMS）進行實施，如靜態(tài)安全分析、動態(tài)安全分析。電力系統(tǒng)的靜態(tài)與動態(tài)安全分析包括3個子問題：預(yù)想事故選擇；預(yù)想事故評估；安全性指標計算。近十年來，電力系統(tǒng)安全分析研究取得如下幾方面成果：
①在靜態(tài)安全分析研究中，過去很長時間廣泛采用的是逐點分析法，它需要對偶然事故表中運行條件逐一解潮流方程，取得潮流的再分布狀況，對所求的母線電壓和各支路的功率進行越限檢查，并檢查是否滿足安全性，因此計算量大。對此，各國進行大量研究，在程序技巧上提出稀疏矩陣的壓縮存貯和節(jié)點編號優(yōu)化等方法，在求解潮流的算法上相續(xù)提出直流潮流法，牛頓-拉夫遜法，PQ分解法和快速解耦法等。近年來一種新的靜態(tài)安全分析法——安全域分析法引起了人們的重視。靜態(tài)安全域思想是由E.Hnyilicza等人在1975年首次提出的，它的優(yōu)點是減少了大量潮流計算。F.F.Wu等人進一步發(fā)展了這一理論，用解析方法提出安全域的子域，用以近似表示安全域，在文獻［28］的基礎(chǔ)上，文獻［29］采用擴展算法求出趨于的直觀安全域。針對上述靜態(tài)安全域研究均沒有考慮N-1安全性約束，文獻［30］基于快速解耦潮流模型，建立了正常狀態(tài)（N狀態(tài)）和N-1狀態(tài)的靜態(tài)有功和無功安全域模型，為了獲取較大的直觀安全域，對N安全域以基本運行點作為初始點進行擴展，采用對偶單純形法的增廣解法求安全點，并采用壓縮約束的措施，提高了計算速度。
從完整的在線安全分析來看，應(yīng)對擾動發(fā)生后，電力系統(tǒng)的靜態(tài)行為和動態(tài)行為兩個方面進行，但是過去側(cè)重于靜態(tài)安全分析，認為動態(tài)安全分析的計算量大，算法太復(fù)雜。隨著這幾年許多國家相繼發(fā)生了電力系統(tǒng)電壓崩潰事故，同時在許多國家里大容量電廠、超高壓遠距離輸電線路的不斷建成并投入運行，形成了多區(qū)域多層次的聯(lián)合電力系統(tǒng)，因此世界各國對電力系統(tǒng)的動態(tài)安全分析研究十分重視，提出了一些新的理論分析方法［31］。為了提高動態(tài)安全分析的實時性，文獻［32］提出了采用分解和協(xié)調(diào)理論的局部暫態(tài)安全分析和監(jiān)測方法，將電力系統(tǒng)分為內(nèi)部系統(tǒng)，根據(jù)調(diào)度自動化系統(tǒng)中的全系統(tǒng)實時結(jié)構(gòu)導(dǎo)納矩陣，可以直接推導(dǎo)出外部系統(tǒng)的等值導(dǎo)納矩陣，這種方法可以減少數(shù)據(jù)采集和軟件處理工作，提高暫態(tài)安全分析和檢測的實時性和實用性。
②人工智能方法在電力系統(tǒng)安全分析中的應(yīng)用研究已成為這一研究領(lǐng)域的一個活躍分支。人工智能是指用機器來模擬人類的只能行為，包括機器感知（如模式識別、人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)等）、機器思維（如問題求解、機器學(xué)習等）和機器行為（如專家系統(tǒng)等）。人工智能（ArtificialIntelligence）是當前發(fā)展迅速、應(yīng)用廣泛的學(xué)科，其中專家系統(tǒng)（ExpertSystem）和人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)（ANN）是人工智能的兩個很活躍的分支。
電力系統(tǒng)安全分析的各個方面幾乎都已經(jīng)引入了專家系統(tǒng)的思想，并且已有了實際運行的安全分析專家系統(tǒng)［33］。文獻［34］詳細討論了電力系統(tǒng)預(yù)想事故排序問題的特征，認為預(yù)想事故排序問題只有采用專家系統(tǒng)和數(shù)值計算相結(jié)合來解決。文獻［36］介紹了一個為CQ
R的基于知識和常規(guī)算法的混合型安全分析專家系統(tǒng)。文獻［37］設(shè)計了暫態(tài)安全分析的一個
專家系統(tǒng)總體框架，這是一個數(shù)值計算和知識處理的混合系統(tǒng)。文獻［38］針對美國NorthernStatePowerCompany開發(fā)的一個動態(tài)安全趨勢分析專家系統(tǒng)作了詳細的介紹，而
文獻［39］則報導(dǎo)了臺灣電力系統(tǒng)開發(fā)的靜態(tài)安全分析專家系統(tǒng)。
建造專家系統(tǒng)困難的是知識獲取，解決知識獲取問題的有效方法是實現(xiàn)知識自學(xué)習。
目前認為用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)是一種有前途的方法。ANN的一個主要特征是能夠?qū)W習，可以從輸
入樣本中，通過自適應(yīng)學(xué)習產(chǎn)生所期望的知識規(guī)劃，ANN是并行、分布、聯(lián)想式的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)
，很適合解決復(fù)雜的模式識別。由于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的BP模型可以模擬任意復(fù)雜的非線形關(guān)系
，能很好地解決分類器問題，并通過自學(xué)習功能實現(xiàn)。因此，使用ANN進行靜態(tài)和動態(tài)安全
分析受到各國的重視，已有一批成果在有關(guān)文獻中報到。文獻［40］首先將ANN引入電力
系統(tǒng)動態(tài)安全分析中，提出了用BP模型估計臨界切除時間，研究表明：訓(xùn)練的ANN對不同的
網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有較高的估計精度，而文獻［41］則研究了BP模型進行動態(tài)安全分析過程，在訓(xùn)練樣本的形成和特征量的選取方面作了不少工作，文獻［42］提出了一種利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來描述和擬合電力系統(tǒng)暫態(tài)安全性能的方法，介紹了一種集學(xué)習規(guī)劃和遺傳算法結(jié)合起來的快速學(xué)習算法，ANN通過訓(xùn)練來模擬和求解出電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定程度，確定系統(tǒng)的暫態(tài)安全域。
3存在問題和解決方法
在20世紀60年代后，國內(nèi)外電力系統(tǒng)曾發(fā)生過多次嚴重的大面積和長時間停電事故，從而保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定問題已受到重視，并為此進行了大量的理論科學(xué)研究和工程實踐，但到目前還有不少問題尚未很好解決，如超高壓遠距離輸電與互聯(lián)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定分析方法與控制策略問題；大容量機組投入電力系統(tǒng)運行，如何解決好系統(tǒng)與大機組的安全協(xié)調(diào)問題；如何優(yōu)解決有功調(diào)度中系統(tǒng)安全問題與經(jīng)濟問題的協(xié)調(diào)問題等。
另外，近年來實時相角測量技術(shù)的發(fā)展已為現(xiàn)代電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定分析開辟了一個新的
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蒙公網(wǎng)安備 15029002000327號