基于ward等值的限流措施优化配置方法研究

摘要

随着电源容量的不断增长及电网结构的不断加强，短路容量也随之增大，不少站点的短路电流已接近甚至超过断路器的遮断容量，对断路器切除故障元件的安全性造成威胁。电网短路电流超标日益成为威胁电网安全稳定运行的重要因素。因此，研究短路电流的限制措施及其配置方法十分迫切也非常必要。
　　由于实际电网规模一般较大，本文首先基于ward等值简化电网结构，在保证计算精度的前提下缩小限流措施优化配置模型的计算规模，提高模型求解的效率。然后根据节点电压法建立了基于线路开断的混合整数线性规划模型与基于故障限流器安装的混合整数二次约束规划模型;在此基础上介绍了用于求解模型的线性规划单纯形法、分支定界法、原对偶内点法等算法;最后通过算例验证所建限流措施配置模型的有效性。
　　对于线路开断优化模型，本文首先通过对网络拓扑结构的分析，保证实施线路开断方案后电网结构的连通性及N-1安全性。在此基础上，添加功率平衡方程约束、支路潮流约束以及N-1安全性约束。通过预想故障影响域的计算，对ward等值所需保留的电网进行了有效地扩充。对于故障限流器优化配置模型，由于故障限流器不影响电网正常运行时的潮流分布，因此模型中主要考虑短路电流的限制情况，以及变量之间的约束关系，建立的是一个混合整数二次约束规划模型，采用分支定界法和原对偶内点法进行求解。文中推导了二次约束规划问题的原对偶内点解法。考虑到在小电抗支路及变压器出口处配置故障限流器时，由于数值问题可能引起计算不收敛，引进了虚拟支路的概念。
　　本文从理论上阐述了限流措施优化配置模型的建模过程与求解思路，并在Visual Studio2005平台上编写了C++程序，通过对IEEE39节点系统和浙江电网短路电流控制问题的分析，验证了所提出的限流措施优化配置模型的正确性及求解效率。

目录

声明

致谢

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景及研究意义

1．2 限流技术研究现状

1．2．1 限流措施研究综述

1．2．2 故障限流器技术及其应用

1．2．3 限流措施综合配置模型

1．3 限流技术发展趋势

1．4 本文主要研究内容

第2章 线路开断优化配置模型研究

2．1 短路电流的实用计算

2．1．1 短路电流计算条件

2．1．2 稀疏矩阵处理技术

2．2 线路开断的数学表示

2．3 线路开断优化配置的线性模型

2．3．1 目标函数

2．3．2 确定候选断线支路集

2．3．3 短路故障时的安全约束

2．3．4 电网正常运行时的安全约束

2．4 本章小结

第3章 Ward等值在线路开断优化模型中的应用

3．1 Ward等值原理概述

3．2 基于Ward等值的线路开断优化模型

3．3 混合整数线性规划模型的求解

3．3．1 线性规划对偶单纯形法求解松弛模型

3．3．2 离散变量的规整

3．4 算例分析

3．4．1 IEEE10机39节点系统算例分析

3．4．2 浙江电网算例分析

3．5 本章小结

第4章 故障限流器优化配置模型研究

4．1 故障限流器优化配置的二次约束模型

4．1．1 故障限流器安装位置的选择

4．1．2 目标函数

4．1．3 短路故障时的安全约束

4．1．4 决策变量约束

4．3 ward等值在故障限流器优化配置中的应用

4．3 混合整数二次约束规划模型的求解

4．3．1 原对偶内点法原理概述

4．3．2 原对偶内点法求解故障限流器优化配置模型

4．3．3 特殊支路上安装FCL的处理

4．4 算例分析

4．4．1 IEEE10机39节点系统算例分析

4．4．2 浙江电网算例分析

4．5 本章小结

第5章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表及录用文章