基于信息熵的电力系统潮流均衡度分析及应用

摘要

新能源及负荷的波动将引起系统潮流的变化，而系统潮流变化的特征直接影响着系统运行的安全性。潮流均衡度作为衡量系统潮流变化的一项重要特征，为基于潮流分析的电网安全运行研究提供了一个新的切入点。为此，本文基于信息熵理论进行了电力系统潮流均衡度分析及其相关应用研究。通过对系统潮流特征的分析，建立描述系统在注入功率波动时潮流转移均衡度的指标，进而研究系统安全运行裕度的评价方法及优化方法。本文重点从以下两个角度出发展开相关研究：其一，评估系统节点对扰动功率的承受能力，辨识含功率扰动因素环境下电力系统运行中的关键节点；其二，研究系统潮流转移特性和系统安全负荷裕度之间的关系，探索通过优化系统潮流均衡度来提高电网整体安全运行水平的方法。
　　为了评估节点对扰动功率的承受能力，辨识含功率扰动因素环境下电力系统运行中的关键节点，本文提出了基于区间信息熵的节点扰动功率转移均衡度分析方法。通过将信息熵理论与电力系统实际运行特点相结合，提出了改进区间信息熵，并且将其与灵敏度分析方法相结合，建立了节点扰动功率转移均衡度评价指标。该指标能够有效地体现节点注入功率波动量在系统各支路上转移分布的均衡程度，为大规模电力系统节点抗扰能力评估提供依据。通过该方法能够辨识系统中抗扰能力较强或较弱的关键节点，为电网负荷侧管理、并网风电的出力控制以及现代电网的互动应用提供参考。
　　为了揭示系统潮流转移特性和系统安全负荷裕度之间的联系，本文将潮流均衡度分析做进一步推广，研究了负荷变化引起系统潮流转移的特性，提出了基于实数信息熵的系统潮流转移均衡度分析方法。首先分析了系统支路潮流转移特性，基于此，结合实数信息熵理论构建系统潮流转移均衡度指标，并将该指标应用于负荷变化环境下系统安全水平的评估，为进一步通过调整系统运行方式而提高系统的安全负荷裕度奠定了基础。
　　在系统潮流转移均衡度分析的基础上进一步研究电力系统最优潮流均衡度的计算方法，建立以系统潮流转移熵最大化为目标函数的最优潮流均衡度模型，并通过粒子群算法求解该模型得到电力系统最优运行方式。
　　本文通过潮流均衡度分析来研究电力系统稳态运行中的安全性问题，旨在通过建立合理的均衡度指标，为快速辨识电力系统运行中的关键节点，评估及优化系统安全运行水平提供新的思路和方法。本文所提基于信息熵的潮流均衡度分析方法计算效率高，为本文研究成果走向实际应用提供了有力支撑。期待本文研究成果能够为提高我国现代电力系统安全运行水平提供理论与应用参考。

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1 绪 论

1.1 选题背景及其意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的主要工作与章节安排

2 基于区间信息熵的节点扰动功率转移均衡度分析及其应用

2.1 引言

2.2 区间信息熵理论

2.3 节点扰动功率转移均衡度分析方法及评价指标

2.4 算例分析

2.5 本章小结

3 基于实数信息熵的系统潮流转移均衡度分析及其应用

3.1 引言

3.2 实数信息熵理论

3.3 系统潮流转移均衡度分析方法及评价指标

3.4 算例分析

3.5 本章小结

4 电力系统最优潮流均衡度分析

4.1 引言

4.2 电力系统最优潮流均衡度模型的建立

4.3 电力系统最优潮流均衡度模型的求解

4.4 算例分析

4.5 本章小结

5 总结与展望

5.1 全文总结

5.2 今后工作的展望

致谢

参考文献

附录1 IEEE300节点算例系统参数

附表1-1 IEEE300节点算例系统节点参数

附表1-2 IEEE300节点算例系统支路参数

附录2 攻读硕士学位期间主要研究成果目录

附录3 攻读硕士学位期间参与的科研项目