大规模电力系统静态稳定增强的在线电网拓扑优化

摘要

在众多提高电力系统静态稳定性的控制方法中，电网拓扑结构控制是一种实用的、易于操作的低成本控制方式。本文首次将电网拓扑结构优化应用于增强电力系统静态稳定性，提出了在线的电网拓扑优化方法，以达到提高电力系统静态稳定性的目的。该方法首先应用线性灵敏度对所有控制措施进行扫描，筛选出对控制目标有效的控制措施；采用非线性估计指标对控制措施进行量化和排序；通过对最有效的几个控制措施进行准确计算，从而确定最佳措施。该方法的特点为：
　　1）不对原问题模型进行简化，而是求解电力系统的非线性模型；
　　2）计算速度快，适合在线应用；
　　3）可提供多个优化电网拓扑结构供运行人员选择；
　　4）优化后的电力系统不需要发电重新调度和切负荷，且满足运行工程要求；
　　5）鲁棒性好。
　　本文研究了电网拓扑结构对由电网传输能力不足导致的鞍结点分岔的影响，提出了将线路开断和母线解列用于增强电力系统静态稳定性。由于母线解列场景众多，本文提出了一种新的母线解列模型，该模型可以对所有母线解列场景进行生成和模拟，能够实现解列场景的快速扫描，适用于在线应用。
　　本文研究了电网拓扑结构对由发电机无功约束造成的结构诱导分岔的影响，给出了延迟结构诱导分岔的在线电网拓扑优化问题的模型，以及提出了考虑发电机无功越限的电力系统静态稳定提高方法。研究结果表明电网拓扑结构的变化可以延迟电力系统结构诱导分岔的发生，提高电力系统的静态稳定性。
　　本文研究了可再生能源出力不确定性对静态稳定问题的影响，分析了常规场景消减方法在电力系统静态稳定问题上的不适用性，提出了考虑可再生能源并网的在线电网拓扑结构优化方法，以达到增强具有可再生能源的电力系统静态稳定性的目的。

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第一章 绪 论

1.1引言

1.2电力系统中的局部分岔

1.3提高电力系统静态稳定性的方法

1.4电力网络拓扑优化的应用

1.5本文的研究内容

第二章 基于线路开断的静态稳定性增强方案

2.1引言

2.2示例

2.3问题描述

2.4单条线路开断问题的解决方案

2.5在线多条线路开断识别的实现过程

2.6算例分析

2.7负荷模型的影响

2.8增长模式的影响

2.9速度测试

2.10单条线路开断的全局解特性

2.11本章小结

第三章 输电线路投切对结构诱导分岔的影响

3.1引言

3.2结构诱导分岔

3.3示例

3.4延迟结构诱导分岔的电网拓扑优化模型与方法

3.5延迟结构诱导分岔的电网拓扑优化的实现

3.6算例分析

3.7本章小结

第四章 增强电网静态稳定性的母线运行方式优化

4.1引言

4.2示例

4.3母线解列模型及解列场景生成

4.4母线解列模拟过程

4.5母线解列的灵敏度计算

4.6增强静态稳定性的在线母线解列方法

4.7算例分析：不考虑发电机无功出力限值

4.8算例分析：考虑发电机无功出力限值

4.9负荷模型的影响

4.10速度测试

4.11单母线解列的全局解特性

4.12本章小结

第五章 可再生能源的不确定性及场景消减

5.1引言

5.2场景生成方法

5.3常规场景消减方法

5.4反例

5.5本章小结

第六章 考虑可再生能源随机性的在线电网拓扑优化

6.1引言

6.2在线电网拓扑优化问题的场景消减

6.3考虑可再生能源随机性的在线电网拓扑结构优化方法

6.4算例分析

6.5本章小结

第七章 总结与展望

7.1本文主要成果

7.2进一步工作展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢