基于最优潮流模型的电压稳定性校正控制

摘要

随着电网不断互联和电力负荷需求的快速增长，电网运行状态已经日趋逼近其自身的极限。越来越多的电力事故正在说明一个事实，电力系统逐步下滑的安全性必须引起从业人员的高度警惕。电压稳定性作为电力系统安全性一个极为重要的方面，成为近几年一系列大停电事故的罪魁祸首，它也因此引起人们日渐浓厚的兴趣。
　　论文主要介绍了电压稳定性的机理，静态电压稳定性的最新研究成果，并由电压稳定性机理推导了电压临近崩溃(voltage collapse proximity index,VCPI)因子的由来，进而通过电力系统的基本理论分析了VCPI因子的局限性，这一点在附加的IEEE9-节点算例仿真结果中也得到验证。同时，根据已有的研究文献，指出了VCPI因子自身的优势。之后基于电力系统电压不稳定机理提出了一种新式静态电压稳定性因子电压预警因子(voltage alarm index,VAI)因子，利用它与VCPI因子共同构成约束，对系统形成有效监控。
　　之后，本文将此电压稳定性约束加入传统最优潮流模型，构成电压稳定性约束下最优潮流模型(voltage stability constrained optimal power flow,VSC-OPF)，从而实现在确保合理电压稳定裕度的情况下追求经济利益的目标，也可以说是通过牺牲少量经济利益实现对系统电压稳定性的校正控制。但是，这种算法对于电压稳定性的校正作用有限，当情况较为恶劣时，其难以完成校正作用。于是，本文又引入基于电压稳定性约束的最优切负荷策略。它将前述电压稳定性约束纳入以最优切负荷为目标函数的最优潮流模型中，从而实现以机组出力配合切负荷共同完成电压校正的目的。同时赋予各母线不同权重，从而在切负荷过程中对重要负荷形成保护作用，进而将因切负荷对系统用户侧所带来的不利影响降到最小。完成第一步校正后，可再次调用VSC-OPF以追求合理安全性下的经济最优。由于VSC-OPF很可能会重新调整机组出力，最终获得的系统稳定性状况会低于切负荷方案中得出的结果，但只要之前留有足够裕度，就能确保系统安全性，同时还能有效兼顾经济性。可以说切负荷为VSC-OPF发挥作用做好了辅助工作。
　　本文中所提出的方法都经过了IEEE标准算例的检验，均具有良好效果。可以相互配合，从而对系统实现有效维护。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究的背景及意义

1．2 电力系统稳定性基本概念

1．2．1 功角稳定性

1．2．2 电压稳定性

1．2．3 中期和长期稳定

1．3 本文的主要工作

第二章 静态电压稳定分析的基本理论

2．1 静态电压稳定性概念

2．2 VCPI因子基本理论

2．3 VCPI因子的优点和局限性

2．3．1 VCPI因子的优点

2．3．2 VCPI因子的局限性

2．4 VAI(Voltage Alarm Index)因子

2．5 本章小结

第三章 含新式电压稳定性约束的最优潮流计算

3．1 引言

3．2 新式VSC-OPF模型

3．2．1 目标函数

3．2．2 VSC-OPF模型所受各种传统约束

3．2．3 VSC-OPF模型所受电压稳定性约束

3．3 本文所提出VSC-OPF算法运行流程

3．3．1 原对偶内点法

3．3．2 VSC-OPF具体控制算法

3．3．3 基于VSC-OPF算法校正控制的具体流程

3．3．4 小结

3．4 算例分析

3．4．1 VSC-OPF应用在IEEE 9-节点系统

3．4．2 VSC-OPF应用在IEEE-14节点系统

3．5 本章小结

第四章 基于电压稳定性控制的最优切负荷策略研究

4．1 引言

4．2 用于最优切负荷的最优潮流模型介绍

4．2．1 目标函数

4．2．2 传统约束

4．2．3 新加入的电压稳定性约束

4．3 最优切负荷算法的运行流程

4．3．1 最优切负荷方案的算法部分

4．3．2 制定最优切负荷方案的具体流程

4．4 算例分析

4．4．1 仿真思路

4．4．2 仿真模型

4．4．3 仿真结果

4．4．4 仿真结果分析

4．5 本章小结

第五章 总结与展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢