预想事故下考虑线路反时限特性的备用优化模型研究

摘要

电力系统的备用配置是安全运行的前提，是系统安全性与可靠性的保障。随着社会经济需求的增长，系统规模的逐步扩大，系统运行中的不确定因素不断增多，如：负荷波动、线路故障、机组随机停运等。此类故障都会引起系统的有功功率缺额，对系统安全造成很大的威胁，严重时可能会致使大面积停电，从而影响国民经济发展。随着光伏发电的迅速发展，大规模光伏入网在一定程度上缓解了能源危机，但是由于光伏发电本身的不确定性和间歇性，对系统的安全稳定运行造成了更大的冲击。所以为了保证系统安全、稳定运行，必须配置较大容量的备用以应对预想事故。传统的备用配置通常以最大机组容量或最大负荷的一定百分比定容，此方式虽然能够保证系统的安全稳定运行，但其经济性较差。因此本文针对这一点，结合线路热稳定反时限特性对线路进行松弛，并在此基础上进行预想事故下的备用优化，在保证安全性的前提下，提高了经济性。
　　首先，本文介绍了电力系统备用的含义、类别和备用配置的一些基本方法—确定性方法、概率性方法、基于成本效益分析方法、随机优化方法；也介绍了线路保护反时限特性的定义和分类，并结合备用响应速度和线路反时限过电流保护特性进行计算并得出对应时刻的线路可承受越限极值程度，并针对本文研究进行了选择；分析了光伏并网后对系统以及系统备用配置的影响。
　　其次，结合线路保护反时限特性建立了预想事故下的备用优化模型。模型中以系统经济最小为目标函数，以常规机组性能、网络安全、线路热稳定限值等为约束条件，将备用响应速度与线路保护反时限特性中求得的线路对应时刻可承受越限极值程度相结合，对预想事故下的备用进行了优化。
　　接着，针对在光伏并网后为保证系统在弃光最小化情况下安全运行的同时提高经济性的情况，本文考虑失负荷风险指标及弃光风险指标，引入可中断负荷，并结合线路保护反时限特性，建立了光伏并网后不同预想事故下的备用优化模型。模型中以发电和备用成本最小为目标函数，以系统功率平衡、机组输出功率约束、机组爬坡率约束、线路潮流及热稳定约束、机组最小开停机时间约束、失负荷风险、弃光风险约束、可中断负荷出力上下限、可中断负荷最小中断时间约束和中断次数等为约束条件，同时将备用响应速度与线路保护反时限特性中求得的线路对应时刻可承受越限极值程度相结合，进行了不同预想事故下的备用优化。
　　最后，本文以IEEE6机30节点标准测试系统及含光伏系统的IEEE6机30节点系统为算例，将模型中的非线性式进行线性化或近线性化，并调用商用混合整数线性规划CPLEX求解器进行求解。算例结果表明，预想事故发生后，电力系统结合线路保护的反时限特性，通过不同响应速度的备用协调调度，在保证系统安全性的前提下，提高了系统的经济性，为电力系统备用优化问题提供了新的思路。

目录

声明

第1章 绪论

1.1选题背景与研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要工作

第2章 电力系统运行分析相关理论

2.1 潮流计算

2.2 混合整数线性规划

2.3 风险理论

2.4 预想事故及安全性分析

2.5 光伏发电

第3章 电力系统线路反时限过电流特性

3.1 引言

3.2 过电流保护的基本概述

3.3 反时限过电流特性曲线模型

3.4 线路反时限特性与备用优化的联系

3.5 本章小结

第4章 计及线路反时限特性的备用优化模型

4.1 引言

4.2 预想事故的分类

4.3预想事故下的备用优化模型

4.4 备用优化模型的线性化表达

4.5 模型的求解

4.6 算例仿真

4.7 结果与分析

4.8 本章小结

第5章 基于线路反时限特性的含光伏发电系统风险备用优化模型

5.1 引言

5.2 不确定性模型

5.3 不确定性因素的风险指标

5.4 预想事故下含光伏系统的备用优化模型

5.5 风险备用优化模型的线性化表达

5.6 算例仿真

5.7 结果与分析

5.8 本章小结

第6章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢