考虑暂态安全稳定约束的受端电网紧急控制研究

摘要

我国负荷中心与能源资源中心的逆向分布，使得特高压电网建设成为必然，东部地区受端电网特征日益明显。特高压交直流线路或大机组故障等导致大电源失去后，可能威胁受端电网的频率安全性、电压安全性，引发设备过载，造成一系列严重后果。为此需要对考虑暂态安全稳定约束的受端电网紧急控制进行优化，在确保系统安全的前提下，减少负荷损失量。本文主要研究内容包括以下三点:
　　(1)对事件驱动型切负荷(event-driven load shedding，EDLS)进行优化。建立切负荷问题的数学模型，在一个统一框架内考虑暂态频率安全、暂态电压安全和过载问题，提出迭代优化算法:分别利用线性化方法和逐步累加法求解确保暂态频率偏移安全(transient frequency deviation security, TFDS)/暂态电压偏移安全(transient voltage deviation security, TVDS)和消除过载所需切负荷，通过整合迭代对总体切负荷量进行优化。给出算法最优解特点，并指出事件驱动原则更有利于保证系统安全。以IEEE39节点系统验证了算法的有效性。证明在一个框架内对考虑暂态安全和过载进行优化，可减少负荷损失量。
　　(2)协调优化EDLS与矫正性线路投切(corrective line switching，CLS)。考虑CLS可在不造成负荷损失的情况下，减轻线路过载，因而协调其与EDLS，以优化受端电网的紧急控制。首先建立了问题的数学模型，综合考虑暂态安全问题与过载问题，协调EDLS与CLS。针对这一非线性、多阶段、混合整数规划(Mixed integer programming，MIP)问题，提出双层迭代算法:内层对EDLS进行优化，外层利用邻域搜索法协调两种控制手段。指出该算法在线应用前景。以改进后的IEEE39节点算例，验证了算法有效性。证明了EDLS与CLS协调优化，丰富了受端电网紧急控制的手段，可减少负荷损失量。
　　(3)设计开发受端电网紧急控制优化程序。根据模块化思想，设计该程序主要包含三个功能:暂态安全稳定定量评估（含暂态频率安全量化评估、暂态电压安全量化评估和暂态功角稳定性评估的实现）、EDLS优化、EDLS与CLS协调优化。EDLS优化模块采用第二章迭代算法，给出其程序流程图;在此基础上，采用第三章双层迭代算法，开发EDLS与CLS协调优化模块。分别以IEEE39节点算例、某省级电网算例和改进后的省级电网算例验证各模块的有效性，证明所开发程序可指导优化考虑暂态安全稳定约束的受端电网紧急控制决策。

目录

声明

摘要

1．1 研究背景及意义

1．2 受端电网紧急控制研究现状

1．2．1 切负荷问题的研究现状

1．2．2 矫正性线路投切的研究现状

1．3 当前研究所存在问题

1．3．1 切负荷研究存在的问题

1．3．2 矫正性线路投切研究存在的问题

1．4 主要工作

第2章 事件驱动型切负荷优化方法

2．1 问题数学模型

2．1．1 暂态安全约束

2．1．2 支路过载约束

2．1．3 切负荷量约束

2．2 模型分解与迭代优化算法

2．2．1 模型分解

2．2．2 迭代优化算法概述

2．2．3 线性化方法求解Pτ

2．2．4 逐步累加法求解Ps

2．2．5 整合迭代优化(Pτ+Ps)

2．3 模型与算法的进一步讨论

2．3．1 最优解的特点

2．3．2 事件驱动原则的优点

2．4 算例验证

2．5 小结

第3章 事件驱动型切负荷与矫正性线路投切的协调优化

3．1 问题数学模型

3．2 模型分解与双层迭代算法

3．2．1 模型分解

3．2．2 双层迭代算法概述

3．2．3 基于邻域搜索法的协调优化

3．3 在线应用分析

3．4 算例验证

3．5 小结

第4章 受端电网紧急控制优化程序设计与开发

4．1 暂态安全稳定约束指标及实现

4．1．1 暂态频率和暂态电压偏移安全性约束指标及实现

4．1．2 暂态稳定约束指标及实现

4．2 事件驱动型切负荷的优化

4．3 事件驱动型切负荷与矫正性线路投切的协调优化

4．4 算例分析

4．4．1 EDLS优化算例

4．4．2 EDLS与CLS的协调优化算例

4．5 小结

5．1 本文结论

5．2 工作展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间取得的成果