基于高阶泰勒级数快速计算ATC的研究

摘要

可用输电能力既是衡量电力系统稳定与安全的重要指标,也是对资源优化配置进行引导的关键信息之一。足够的可用输电能力是电网稳定安全运行的重要保障,也是电力市场交易顺利进行的必要前提条件。否者电力系统会发生阻塞,给电力系统的运行带来很大的隐患与危险,从而导致电力公司和市场遭受到严重的损失。近年来电力资源变得紧张,环保压力加剧,如何利用好输电资源变得越来越重要,因此可用输电能力问题成为了热点研究问题。目前,全世界专家学者、市场参与者所研究出的各种模型及其算法都围绕着如何提高可用输电能力的计算速度以及计算精度展开。但始终没能找到一种速度快精度高的ATC计算方法。
　　本文将以直角坐标下的连续潮流模型为基础,考虑PV节点无功功率、PQ节点的电压幅值、线路电流幅值以及电压稳定约束。以高阶泰勒级数理论为基础推导并建立了PV节点无功功率、PQ节点的电压幅值、线路电流幅值与功率控制参数的解析关系式。利用这些解析关系式就能够快速准确的找到各个约束条件下对应的功率控制参数值。对电力系统自变量和因变量的选择方法进行了研究,阐明了以电压幅值和电流幅值分别为自变量,功率控制参数为因变量建立各个节点的功率电压解析关系式的合理性。建立了各个节点功率分别关于电压、电流的解析关系式。然后利用极值存在的必要条件快速准确的找到电压稳定临界点和极大传输功率。比较各个约束条件下以及电压稳定临界点对应的功率控制参数值的大小,选择其中的最小值即为可用输电能力。同时以这些解析关系式为基础求取无功越界点,以及每一个PV节点无功越界后有功与电压的解析关系式,从而能够以很少的潮流计算次数快速的求取PV曲线。对IEEE14节点系统和IEEE30节点系统仿真计算,采用不同的功率增长方式验证了高阶泰勒级数算法计算ATC的快速性与准确性。

目录

摘要

Abstract

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附表索引

第1章 绪论

1.1 选题的背景

1.2 选题的意义

1.3 ATC概述

1.3.1 ATC的定义

1.3.2 最大输电能力TTC

1.3.3 输电可靠性裕度TRM

1.3.4 容量效益裕度CBM

1.3.5 现有输电协议ETC

1.4 ATC计算方法

1.4.1 确定性的研究方法

1.4.2 概率型ATC算法

1.5 本文的主要工作和创新点

第2章 具有确定模型的ATC计算方法

2.1 连续潮流法

2.1.1 连续潮流法系统建模

2.1.2 方程参数化环节

2.1.3 预测环节

2.2 最优潮流法

2.2.1 最优潮流法系统建模

2.2.2 内点法

2.3 本章小结

第3章 基于高阶泰勒级数的ATC计算

3.1 模型的建立

3.2 高阶泰勒级数拟合各个约束变量

3.2.1 泰勒级数

3.2.2 电压实部虚部对功率控制参数的导数

3.2.3 节点电压无功功率与功率控制参数的关系

3.2.4 线路电流与功率控制参数的关系

3.2.5 高阶泰勒级数算法计算ATC的流程

3.3 算例分析

3.3.1 IEEE30节点算例分析

3.3.2 IEEE14节点算例分析

3.4 本章小结

第4章 计及电压稳定的ATC计算

4.1 电压稳定分析

4.1.1 电压稳定临界点与PV曲线的意义

4.1.2 现有研究方法

4.2 高阶泰勒级数算法计算电压稳定临界点

4.2.1 自变量选择分析

4.2.2 功率控制参数与电压电流的导数关系

4.2.3 以电压为自变量PV解析关系电压临界点计算

4.2.4 以电流为自变量PI解析关系及电流临界点计算

4.2.5 PV曲线的求取

4.3 IEEE30节点算例分析

4.3.1 IEEE30节点全系统负荷同步增长

4.3.2 IEEE30节点单节点负荷增长

4.4 本章小结

结论

参考文献

致谢

附录A 攻读学位期间发表的学术论文目录

附录B 攻读学位期间参与的科研课题