风电并网系统次同步振荡监测装置优化配置方法

王 杨，宋子宏，占 颖，李卓城，杜文娟，肖先勇

（1. 四川大学电气工程学院，四川省成都市610065；2. 清华大学电机工程与应用电子技术系，北京市100084）

0 引言

近年来，新能源的大规模接入显著改变了电力系统的阻尼特性与动态行为，带来了新的稳定问题。其中以风力发电引发的次同步振荡事故最为突出:2009—2017 年间，美国得克萨斯州ERCOT 地区发生多起次同步振荡事故，造成大量风机脱网和撬棒电路损坏［1-3］；2011 年以来，中国河北沽源地区风电系统发生了上百起次同步振荡事故，致使大量风机脱网以及变压器异常振动［4-6］。

现有的广域测量系统（wide-area measurement system，WAMS）和数据采集与监控（supervisory control and data acquisition，SCADA）系统，主要面向工频稳态运行数据，难以满足次同步振荡监测的需求［7-9］。为此，中国新疆等地已在近期开始对同步相量测量装置（synchrophasor measurement unit，PMU）进行改造使其具备记录次同步振荡波形的能力，本文称之为次同步相量测量装置（subsynchronous phasor measurement unit，SPMU）。风电引发的次同步振荡具有广域传播特性，理想条件下须在系统多个节点装设SPMU，从而实现次同步振荡的全景展示［10-13］。但考虑到时间和成本上的限制，短时间内在所有节点安装监测装置是不现实且不经济的。因此，研究SPMU 的最优配置，合理选取配置点对于次同步振荡的监测、溯源、抑制等均具有重要意义。

当前，有关监测装置优化配置的研究主要面向PMU，致力于在保证系统全局可观的基础上使得监测装置的数量最少，通常运用数值算法和智能算法进行求解。数值算法包括穷举法和整数规划法［14-16］，其中穷举法在节点较少的系统中简单、有效，但在应用于大系统时效率太低，且易出现遗漏。……