紧急切负荷与负荷转供协调优化控制研究

摘要

随着特高压电网的逐步建设，使东部电网受电比例持续增加，风电、光伏等新能源大量接入，显著改变了电力系统的动态行为，需要深入研究电网安稳防控手段来应对可能出现的严重功率缺额等新问题，保证电网安全、可靠、经济运行。国务院第599号令的出台约束了切负荷行为，促使电力企业对原有安稳防控措施做出调整，尤其是对切负荷方案优化，并研究使用负荷转供等其他可行措施减少切负荷量，以规避过高的事故等级和控制代价。本文主要对紧急切负荷和负荷转供做深入研究，为电力系统决策提供参考。
　　论文主要内容如下:
　　(1)提出了考虑暂态安全稳定性的紧急切负荷优化算法。构建了考虑暂态安全稳定约束的紧急切负荷优化模型，可对切负荷的效果从功角、电压和频率的时域响应进行评价。将带时域轨迹约束的非线性规划问题线性化为线性规划问题，设计了基于轨迹灵敏度的线性规划迭代求解算法，通过并行计算加速求解过程。通过实际电网算例验证了算法的有效性和并行计算对求解过程的加速效果。
　　(2)构建了负荷转供措施评价指标体系。分析了负荷转供的实施手段，即检修后具备投运条件的线路和变压器，及电磁环网开环后的备用线路，为负荷转供的研究奠定理论基础。根据合闸的时间限制，廓清可以解决的问题为设备过载和负荷母线低压。定性分析负荷转供对经济性、安全性和可靠性的影响，制定了量化评价指标集，为负荷转供的方案制定提供指导。
　　(3)提出了负荷转供优化算法。结合问题特征，分析输电网负荷转供问题的数学本质。结合经济性、安全性、可靠性评价指标集，进而将该问题转化为多目标优化问题求解:首先基于灵敏度法快速筛选出满足运行要求的备选负荷转供方案，再通过TOPSIS法，根据经济性、安全性和可靠性评价指标集进行多目标优化，选出最优方案。以实际电网为例验证了算法的在消除系统紧急状态、有效减少切负荷代价上的有效性。
　　(4)提出了紧急切负荷和负荷转供协调优化控制算法。构建协调优化数学模型，结合越严重的紧急状态往往对应着更多的切负荷量这一关键特征，将优化过程分为两个阶段:负荷转供求解阶段，应优选出缓解紧急状态解决效果最好的负荷转供方案;在紧急切负荷求解阶段，优选出切负荷量最少的方案，以最终优化系统总的切负荷量。以实际电网为例验证了算法的有效性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 紧急切负荷与负荷转供研究现状

1．2．1 紧急切负荷研究现状

1．2．2 负荷转供研究现状

1．3 关键技术与存在的问题

1．3．1 考虑暂态安全稳定性的紧急切负荷

1．3．2 负荷转供与紧急切负荷协调优化控制

1．4 本文主要工作

第2章 考虑暂态安全稳定性的紧急切负荷优化算法

2．1 问题概述

2．2 量化评估方法

2．2．1 暂态安全稳定性评估方法

2．2．2 计及电力安全事故责任风险的切负荷量化评估方法

2．3 紧急切负荷数学模型

2．3．1 目标函数

2．3．2 约束条件

2．3．3 问题分析

2．4 基于轨迹灵敏度的线性化迭代算法

2．4．1 功角稳定预处理

2．4．2 局部线性化

2．4．3 迭代收敛条件

2．4．4 算法步骤

2．5 并行计算加速求解

2．6 工程可行性简析

2．7 算例分析

2．7．1 算法求解性能

2．7．2 算法求解效率

2．7．3 最优解的全局性

2．7．4 并行计算效率研究

2．8 本章小结

第3章 负荷转供措施评价指标体系

3．1 负荷转供应用范围

3．1．1 负荷转供实施手段

3．1．2 可协调解决的问题

3．2 负荷转供评价指标一

3．2．1 负荷转供对经济性、安全性和可靠性的影响

3．2．2 考虑经济性、可靠性、安全性的评价指标

3．3 本章小结

第4章 负荷转供优化算法

4．1 问题概述

4．2 负荷转供数学模型

4．3 考虑多目标优化的负荷转供求解算法

4．3．1 基于灵敏度法的备选方案快速筛选

4．3．2 基于TOPSIS法的多目标优化

4．3．3 稳态问题的切负荷

4．4 算例分析

4．4．1 设备过载

4．4．2 负荷母线低压

4．5 本章小结

第5章 紧急切负荷与负荷转供协调优化控制算法

5．1 问题概述

5．2 紧急切负荷与负荷转供协调优化数学模型

5．3 协调优化控制算法

5．3．1 算法分析

5．3．2 基于灵敏度的方案筛选改进算法

5．3．3 算法步骤

5．4 算例分析

5．4．1 设备过载

5．4．2 负荷母线低压

5．5 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 本文总结

6．2 工作展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间取得的成果