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“大电网随机动态安全研究与应用”项目由国网河南省电力公司调度控制中心与河海大学共同完成,属于大电网安全稳定分析与控制领域。 日益加剧的随机扰动危及大电网安全运行。随着新能源发电、新负荷和直流输电的比例不断增加,大电网中随机扰动日益加剧。导致联络线功率随机振荡频发和安全越限,成为制约输送功率提升的主要瓶颈,甚至导致新能源电场脱网、大电网解列,严重威胁大电网的安全运行。 大电网随机动态安全是一个领域性难题。大电网确定性动态安全问题采用微分-代数方程组（DAE）描述,其研究已经很困难。考虑随机扰动后,大电网动态安全问题采用随机微分-代数方程组（SDAE）描述,变得难上加难,成为大电网的领域性难题。 项目团队依托国家973项目、国家自然科学基金项目和河南电网重点科技项目等,建立了大电网随机动态安全分析与控制体系,并开展工程应用实践。 （1）构建了随机扰动源频域模型和拟哈密顿系统模型,探明了随机动态响应计算方法的收敛性。提出了新能源和新负荷的随机扰动频域模型,构建了大电网在随机扰动下的拟哈密顿系统模型,为大电网随机动态安全分析与控制奠定基础;通过分析获得合适的随机动态响应计算方法,证明了只要时间步长选取合适,就能够保证该计算方法的收敛性。 （2）发现了大电网在随机扰动下动态振荡的新现象及其机理,揭示了动态振荡的起振条件和幅值估算公式。首次发现了大电网在随机扰动下发生广义半频共振、广义倍频共振和广义强迫振荡的现象与机理,突破了传统理论严格要求半频、倍频和等频的起振条件限制,为当前不明原因的振荡提供了新机理;推导了小随机扰动下振荡幅值的解析公式,可以快速有效地估算随机扰动引发的振荡幅值。 （3）推导了大电网在随机扰动下动态安全概率的解析公式,证明了大电网随机稳定定理和稳定概率计算公式。推导了在随机扰动下的安全概率解析解,可以有效评价大电网的动态安全水平,实现大电网在随机扰动之下安全性的定量评价和机制分析;证明了如果大电网特征根实部为负,在小随机扰动下是均值稳定和均方稳定的,在大随机扰动下是有条件随机渐近稳定的。 （4）提出了大电网在随机扰动下的预防控制和随机最优控制策略,研发了大电网随机动态安全监控系统。基于源-网-荷综合措施,提出了广义强迫振荡的预防控制策略;基于励磁调节和有功功率调节,提出了大电网的随机最优控制策略;构建了随机动态安全监控系统,提升了大电网的随机动态安全水平。 获得国际发明专利1项、国家发明专利7项。出版了这一领域首部英文专著。发表SCI/EI收录论文30篇,其中在IEEE期刊发表论文5篇。2次应邀在IEEE和IET国际会议做相关报告。项目成果成功应用于省级电网和新能源发电系统的运行分析与控制,显著降低了联络线振荡次数,保障了电网动态安全,取得重大社会和经济效益。
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