特高压混联电网短路电流的优化与控制

摘要

随着社会经济的发展，电力系统规模不断扩大，区域电网间联络不断增强。在我国各类电力能源分布不均且能源产地与负荷中心距离较远的实际情况下，为了满足全社会日益增长的电力需求，能够实现可靠经济地远距离输电，从全局角度实现对多种资源统筹利用，可促进大区联网并获取错峰效益的特高压输电近年来迅速发展。然而高一级电网的建设必然会对原有网架的短路电流水平产生一定影响，如何采用有效的限流手段对电网的短路电流水平进行控制是值得研究的问题。
　　本文首先分析了特高压发展的必然性，并简述了特高压的引入对电网短路电流的影响。随后介绍了五种短路电流常见的限制措施，详细分析了限流措施的工作原理和适用情况，并参考相关文献列举其在实际中的应用以及获得的成效。其次，介绍了粒子群优化算法的基本原理和算法流程以及多目标优化问题的相关概念，在考虑单一经济目标的限流措施优化模型的基础上提出了考虑多种限流措施的基于Pareto最优解集的多目标粒子群优化模型，模型采用基于Pareto最优解集粒子群优化算法以短路电流限制措施成本最小化和限流效果最大化为优化目标，求解得到相应的Pareto前沿曲线。采用此模型对新英格兰39节点标准算例系统进行优化计算，在粒子寻优过程中采用Sigma函数求得多目标下每个粒子的全局最优位置，并描绘出两个优化目标间的关系曲线。最后对比电网与特高压混联前后的短路电流水平，分析变化趋势，同时以短路电流对相应措施的相对变化率作为缩小搜索空间的依据，针对混联后的电网网架进行限流措施的优化配置。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景和意义

1．1．1 特高压发展的必然性

1．1．2 研究短路电流的目的及意义

1．2 短路电流成因及其影响

1．3 特高压对电网短路电流的影响

1．4 本文主要工作

第2章 短路电流限制措施概述

2．1 分层分区

2．1．1 基本原理

2．1．2 实例分析

2．2 母线分裂运行

2．2．1 基本原理

2．2．2 实例分析

2．3 故障限流器

2．3．1 超导故障限流器

2．3．2 电力电子型故障限流器

2．4 背靠背直流输电技术

2．4．1 基本原理

2．4．2 技术特点

2．5 采用高阻抗设备

2．5．1 高阻抗发电机

2．5．2 高阻抗变压器

2．6 本章小结

第3章 基于粒子群优化算法的多目标优化

3．1 粒子群优化算法

3．1．1 基本粒子群优化算法

3．1．2 含惯性因子的粒子群优化算法

3．2 Pareto多目标优化

3．2．1 多目标优化问题

3．2．2 Pareto最优

3．3 基于粒子群优化算法的Pareto多目标优化模型

3．3．1 电网限流措施配置模型

3．3．2 基于粒子群优化算法的电网限流措施配置模型

3．3．3 基于Pareto最优解集的多目标粒子群优化模型

3．3．4 算例分析

3．4 本章小结

第4章 限流措施在特高压混联电网中的应用研究

4．1 特高压对电网短路电流的影响分析

4．1．1 工程简介

4．1．2 引入特高压前后短路电流水平比较分析

4．2 短路电流计算的数学模型及灵敏度分析

4．2．1 短路电流数学模型

4．2．2 基于灵敏度选定的候选支路集

4．3 限流措施的优化配置研究

4．3．1 限流措施配置及优化

4．3．2 优化后短路电流水平分析

4．4 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间主要的研究成果

致谢

附录