电力系统的静态电压稳定预防控制方法研究

来源 :重庆大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lwsun_2008
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随着高压直流输电技术的发展以及大规模互联电网的形成,电网的电压稳定问题日趋凸显和复杂。再加上电力市场的推进,电力系统长线路、重负载以及无功储备不足所带来的隐患逐渐显现,在故障和/或重负荷的双重作用下,输电线路有可能超过其极限传输能力,导致系统失去潮流可行解或平衡点,从而引发系统静态电压失稳而造成恶性大停电事故。因此,有必要采取有效的预防控制措施来改善当前系统运行状态,以保证系统在正常运行状态、预想故障状态以及重负荷情况下的静态电压稳定性。论文考虑到交流系统中的重载支路,交直流系统中的直流控制方式以及互联电网中的断面功率约束对电力系统静态电压稳定性的影响,提出了相应的预防控制策略。  考虑到系统的静态电压不稳定往往是由于局部薄弱支路传输的有功功率超过其输电传送能力所导致,对交流系统提出了将薄弱支路传输有功约束作为静态电压稳定裕度约束的预防控制优化模型。该模型首先采用能辨识薄弱支路的局部性电压稳定指标,确定出薄弱支路集合、关键预想故障集合以及薄弱支路的最大传输有功;而后结合基于直流潮流模型的静态安全分析方法,给出薄弱支路在关键预想故障下传输的有功功率表达式,以得到关键预想故障下的薄弱支路传输有功约束,并将其作为预防控制的静态电压稳定裕度约束。在此基础上,建立了具有全二次特点的预防控制优化模型,并采用预测—校正原对偶内点法求解。针对多个测试系统的仿真结果表明,本文所提模型在体现电力系统非线性特征的同时也简化了原有非线性预防控制优化模型的规模,降低了模型的求解难度。从而为交流系统的静态电压稳定预防控制研究提供了一条新的途径。  在研究交流系统静态电压稳定预防控制优化模型的基础上,提出了考虑薄弱支路传输容量约束的静态电压稳定与热稳定预防控制优化模型。该模型通过局部性电压稳定指标以及支路的热稳定极限,确定出存在静态电压稳定问题或者热稳定问题的薄弱支路、关键预想故障以及薄弱支路在关键预想故障下所允许的最大传输容量;而后结合基于 P-Q分解模型的静态安全分析方法,得到关键预想故障下的薄弱支路传输容量约束,并将其作为预防控制的静态电压稳定裕度约束与热稳定约束。以此为基础,建立了具有全二次特点的预防控制优化模型,并采用预测—校正原对偶内点法求解。算例结果表明了所提预防控制优化模型的正确性和有效性。  针对交直流系统的静态电压稳定问题,提出了考虑多预想故障以及多控制方式的交直流静态电压稳定预防控制策略。在该预防控制策略中,论文在确定出所有不满足静态电压稳定裕度要求的多个关键预想故障的基础上,兼顾常规直流控制方式,建立了预防控制优化模型。该优化模型以控制代价最小为目标,其约束条件包括交直流系统正常运行状态下的可行性约束以及多个关键预想故障状态下的静态电压稳定裕度约束。该模型具有全二次特点,并采用预测—校正原对偶内点法求解。算例仿真验证了本文所提预防控制策略的正确性和有效性,同时也说明了交直流系统中各种常规直流控制方式对预防控制结果的影响,从而为交直流系统的静态电压稳定预防控制提供了一定的理论支持。  为了研究互联电网的静态电压稳定预防控制问题,论文首先对互联电网的最优潮流问题进行了研究,提出了考虑区域间多断面功率约束的互联电网最优潮流集中优化模型。该模型中,以网损最小为目标函数,其约束条件包含了系统的潮流约束、传输断面的有功功率约束以及系统各个变量的运行约束,以此在满足多断面功率约束的基础上,保证互联电网的优化运行。针对互联电网分层分区管理的特点,根据所提的最优潮流集中优化模型,采用节点分裂方法对互联电网进行切分,建立了相应的分解协调优化模型,并采用分解协调内点法求解,以此降低所提互联电网最优潮流集中优化模型的求解难度,提高其计算效率。针对四个测试系统的仿真结果表明本文所提方法对互联电网最优潮流模型及其计算方法具有一定的参考价值。在此基础上,论文进一步提出了考虑多断面功率约束与多预想故障的互联电网静态电压稳定预防控制策略。该预防控制策略首先对互联电网进行静态电压稳定性分析,以确定出不满足静态电压稳定裕度要求的关键预想故障。针对关键预想故障,本文建立了互联电网静态电压稳定预防控制集中优化模型,该模型以控制代价最小为目标,约束条件包含了正常运行状态可行性约束以及多个关键预想故障状态下的静态电压稳定稳定裕度约束,而且这些约束条件中都考虑了区域电网间传输断面的功率约束。而后,根据所提集中式优化模型建立了互联电网静态电压稳定预防控制的分解协调优化模型,并采用分解协调内点法求解。仿真结果表明本文所提的互联电网静态电压稳定预防控制能保证互联电网在各种运行状态下满足区域电网间传输断面的功率约束以及静态电压稳定裕度约束,从而为运行调度人员监视以及控制互联电网的安全稳定运行提供了决策支持。
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