基于扩展潮流分岔点解析的静态电压稳定问题研究

摘要

现代电力系统中远距离、大容量电能的传输及电力市场化运营机制的形成都对电力系统电压稳定问题构成了严重的威胁。随着近年来一系列电压崩溃事故的发生，电压稳定问题已成为热点问题。然而，现有的方法还很难快速而准确地分析系统的电压稳定性并制定出相应的控制策略来防止电压崩溃事故的发生。这就要求尽快研究新的方法去解决这些难题。
　　本文在综述现有静态电压稳定分析与控制理论的基础上，提出了一种基于扩展潮流分岔点解析思想研究静态电压稳定性分析与控制问题的方法。该方法主要讨论了在扩展潮流模型下系统PV曲线的追踪、分岔点的精确识别、预想事故的筛选和排序及制定电压稳定的预防和校正联合控制策略等问题。
　　为了解决在扩展潮流模型中计及发电机定子电流约束时，潮流难于收敛和不易精确求出静态分岔点的问题，提出了一种改进的连续潮流法来追踪系统的PV曲线并判断其分岔类型。对于发电机的电流限制约束，给出了新的直接处理算法；对不易精确求得的极限诱导分岔点，通过在连续潮流法的校正步骤中，将关键的极限约束方程作为附加方程来快速而精确地求解。分岔点的精确识别是进一步应用灵敏度法对预想事故进行分析的重要保障。
　　针对基于分岔点处简单灵敏度法对事故后系统电压稳定裕度估计误差较大的问题，提出了一种新的基于分岔点的灵敏度法。对于支路型故障，通过在事故前系统的分岔点引入置换定理而方便地计算出负荷参数对支路传输容量的灵敏度，来估计事故后系统的电压稳定裕度，克服了负荷裕度对线路参数的灵敏度线性度差的缺点。对于发电机型故障，由于采用扩展潮流模型能消除现有估计方法中将PV型发电机转换成PQ型发电机所带来的误差。与简单的灵敏度方法相比，在不增加任何计算量的前提下，能给出更精确的估计结果。这些工作为严重事故的筛选和排序奠定了基础。
　　为了解决现有的事故筛选和排序算法计算量较大的问题，提出了一个三阶段事故筛选和排序算法。首先根据本文提出的新灵敏度方法的估计结果和系统的运行特性，筛选出疑似严重故障参与下一阶段的事故筛选。之后，通过在指定的负荷水平下判断潮流是否存在实数解，筛选严重事故。最后在应用快速二分电压稳定边界所在区间的方法计算电压稳定裕度时，能依据新灵敏度法的估计结果确定出较小的初始区间。该方法与现有的方法相比，既减少了计算量又能保证筛选和排序的准确性。
　　针对现有的制定电压稳定控制策略的算法耗时较长，不利于实现在线电压稳定控制的问题，基于潮流最小不匹配函数的概念和特性，提出了一种新的快速制定电压稳定预防和校正联合控制策略的算法。利用潮流最小不匹配函数解在潮流可解域边界上的特性，确定有效的控制参数。将在多种候选控制参数中通过最优化方法寻优，转换为对每一种候选控制参数先进行优先级排队，其后按优先级的顺序对每一种候选控制参数进行独立寻优。通过潮流计算，逐一确定每个有效控制参数的最优调整量。由于参与控制的参数不多，通常仅需要几次潮流计算即可制定出控制策略。算例分析结果表明，该方法可用于在线计算。
　　本文工作得到高等学校博士学科点专项科研基金项目（项目编号：20050213006）的资助。

目录

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摘 要

Abstract

目 录

Contents

第1章 绪 论

1.1 本课题研究的目的和意义

1.2 电压稳定问题的基本概念

1.3 电压稳定性分析方法的综述

1.4 防止电压失稳措施研究的综述

1.5 本文的主要研究内容

第2章 扩展潮流分岔点的识别与计算

第3章 基于分岔点灵敏度的电压稳定边界估算

第4章 基于分岔点灵敏度的事故筛选及排序算法

第5章 基于潮流不匹配函数的电压稳定性预防和校正联合控制算法

结 论

参考文献

攻读博士学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学博士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学博士学位论文使用授权书

致 谢

个人简历