计及发电机调节的稳态潮流控制及其微分灵敏度研究

摘要

一直以来，潮流计算都是电力系统稳态分析的一个重要分析工具。然而，随着电力系统的不断扩大和发展，潮流计算已经不能满足其分析和研究的需要，主要表现为对于系统比较关注的电气运行参数无法给出明确的调节和控制措施。因此，本文从数学的角度分析和描述了现代电力系统的运行行为，并将其电气运行特性转换为相应的数学模型--稳态潮流控制模型。同时考虑到发电机的运行方式对系统的潮流分布起着至关重要的影响作用，因此将其运行参数松弛为可控的调节变量，使其能根据系统的运行要求来调节其最终的运行状态，同时也保证了模型的数值求解前提--方程数等于变量数，从而完善了“考虑发电机调节的稳态潮流控制模型”的结构体系。
　　 在模型的求解中，为了简化模型的求解过程以及保证模型能快速收敛，采用联立求解的方式进行求解。此外，为了避免Jacobi矩阵高度稀疏以及Jacobi矩阵奇异等极端现象的出现，推导了微分灵敏度的分析方法来处理变量型约束条件，同时也解决了在联立求解模式下的一些数值求解问题，并最终形成了基于微分灵敏度的整个求解体系。
　　 最后，通过一系列的仿真算例来检验考虑发电机调节的稳态潮流控制模型及其求解方法在实际应用中的具体效果。仿真结果表明，基于微分灵敏度的求解方法具有良好的收敛特性，能有效地解决稳态潮流控制问题。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 潮流计算的研究历史

1.2.1 潮流模型

1.2.2 潮流求解算法

1.2.3 潮流计算的发展

1.3 稳态潮流控制的研究现状

1.3.1 灵敏度分析

1.3.2 类型扩展的方法

1.3.3 最优潮流

1.4 论文的研究思路及主要工作

第二章 电力系统稳态潮流控制的数学模型

2.1 引言

2.2 潮流计算的数学模型

2.2.1 节点电压法

2.2.2 节点功率方程

2.2.3 潮流方程的求解条件

2.3 电力系统的稳态运行要求及其调控方式

2.3.1 电力系统稳态运行的技术要求

2.3.2 电力系统常用的调节措施

2.4 电力系统调节与控制的基本特点和原则

2.4.1 基本特点

2.4.2 基本原则

2.5 问题的提出

2.5.1 考虑运行条件的潮流计算问题

2.5.2 潮流计算的改进方向

2.6 考虑发电机调节的稳态潮流控制模型

2.6.1 稳态潮流控制的数学模型

2.6.2 模型的主要特点

2.6.3 与常规潮流模型的联系

2.7 小结

第三章 基于微分灵敏度的求解方法

3.1 引言

3.2 基于Newton法的迭代求解模式

3.2.1 Newton法的迭代原理

3.2.2 潮流方程的Newton法求解

3.2.3 联立求解的思路

3.2.4 问题的提出

3.3 微分灵敏度方法

3.3.1 灵敏度分析的基本模型

3.3.2 基于微分运算的灵敏度分析方法

3.4 基于微分灵敏度的求解方法

3.4.1 状态变量的越限处理

3.4.2 函数约束的处理

3.4.3 机组运行参数越限的处理

3.5 算法流程图

3.6 与其他求解方法的比较

3.7 小结

第四章 算例分析

4.1 引言

4.2 微分灵敏度的数值计算

4.3 节点电压调节

4.3.1 远程电压控制

4.3.2 节点电压的协调控制

4.4 输电线路传输功率的精确控制

4.4.1 修正方程及其Jacobi矩阵的特点

4.4.2 仿真分析

4.5 多目标综合调节

4.6 小结

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

致谢

附录 测试系统原始数据

攻读学位期间发表的论文和科研情况