电力系统中长期电压紧急协调控制

摘要

近年来，随着电网传输功率的日益增长，系统越来越频繁地运行在极限点附近，电压不稳定问题对电网安全运行的威胁日益严重。由于电力系统是一个非线性程度极高的大规模复杂系统，在线寻找能够同时保障系统安全且控制成本最小的电压协调控制策略一直是一个极具挑战性的课题。本文主要研究电力系统中长期时间框架下的电压紧急协调控制问题，所做工作主要如下：
　　针对模型预测控制在中长期电压紧急协调控制应用中遇到的在线计算量大、预测模型难以兼顾准确性及快速性等问题，本文提出一种在线滚动的单步电压控制优化模型。该模型基于轨迹灵敏度，在每次滚动优化过程中仅预测求取当前时刻应投入的控制，可以准确快速地预测系统未来的输出轨迹，极大地提升电压控制优化模型在线滚动优化的速度。为进一步提升该模型的实用性和求解效率，本文做了以下工作：(1)提出一种随滚动优化在线调整的期望轨迹，该期望轨迹在每次滚动优化过程中根据系统实际采样值在线调整，使得所提模型适应性更强、电压控制优化问题更容易有解；(2)采用欧拉法计算轨迹灵敏度，进一步减小了电压控制优化模型的在线计算量；(3)提出筛选控制指标，在滚动优化开始前挑选出对系统恢复最为有效的控制，并在每次滚动优化中确定系统的最优切负荷点以及最小且负荷量；(4)滚动跟踪系统中的低电压母线，使得所提模型针对性更强，约束条件个数更少。通过仿真验证，所提模型能够快速完成优化问题的求解，优化解能使系统轨迹准确地跟踪期望值；在负荷模型参数存在一定偏差的情况下所提模型具有较好的鲁棒性。
　　风电作为一种清洁能源，在我国装机容量日益扩大，考虑到风电场的大规模接入会对电力系统中长期电压稳定造成较为显著影响，本文对含恒速恒频风电机组的电力系统中长期动态过程进行了初步研究。分析了异步发电机的运行特性，推导了异步发电机的数学模型，在此基础上建立了适用于电力系统中长期动态仿真的恒速恒频风电机组准稳态模型。通过对含有恒速恒频风电机组算例系统的仿真，验证了所建立风电机组准稳态模型的有效性。

目录

声明

第1章 绪论

1.1课题研究意义

1.2电力系统中长期电压控制研究现状

1.3现有中长期电压紧急控制存在的问题

1.4本论文的主要工作

第2章 系统的数学模型

2.1同步发电机的数学模型

2.2励磁系统的数学模型

2.3负荷的数学模型

2.4电力网络的数学模型

2.5电力系统中长期动态仿真的准稳态模型

2.6本章小结

第3章 基于模型预测控制的中长期电压紧急协调控制

3.1引言

3.2模型预测控制

3.3轨迹灵敏度

3.4电压控制优化模型中使用的四种策略

3.5电压控制优化模型

3.6算例分析

3.7本章小结

第4章 含恒速恒频风电机组的中长期准稳态仿真

4.1引言

4.2风力发电的原理

4.3恒速恒频风力发电机组

4.4恒速恒频风电机组的数学模型

4.5仿真分析

4.6本章小结

第5章 全文总结与展望

5.1全文总结

5.2展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢