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随着我国“西电东送”战略的实施和全国联网的发展,一批远距离、大容量、超高压直流输电系统投入运行,我国南方电网逐步形成了直流输电系统的新格局——交直流混联输电系统。针对这种复杂输电系统,对其进行充裕度评估是非常迫切和必要的。
交直流混联输电系统元件数众多、运算条件复杂,都对其充裕度评估造成了很大的困难。研究建立符合实际的运算条件、满足工程需要而又简单易于实现的数学模型是对交直流混联输电系统进行充裕度评估的难点。最优负荷削减问题本质上属于一个具有等式和不等式约束的大规模非线性规划问题,具有非凸、高维数、高度稀疏的特性。具有出色鲁棒性和收敛性的现代内点最优化算法是解算这一难题的有效方法之一。
基于上述的交直流充裕度研究现状,本文做了如下研究工作:
1、简单论述了常用于电力系统可靠性分析的模型和方法,分析了它们各自的适用条件和场合,并选用了适合大电力系可靠性评估的蒙特卡罗方法作为评估的计算方法。
2、根据评估要求,确定了适应交直流混联输电系统特点的充裕度评估指标体系。该指标体系不仅反映出系统的可靠性,而且有利于探明系统存在的薄弱环节,以便有针对地提出增强性措施。
3、基于交直流混联输电系统的可靠性评估机理和交直流混联输电系统运行特点,本文对电力系统可靠性理论作了深入地研究,研究确定了交直流混联输电系统的元件——交流元件和高压直流/特高压直流输电系统的可靠性模型,并在此基础上确定了系统的可靠性模型。
4、综述现代内点理论及其在电力系统中的应用。潮流校正措施是大电力系统可靠性评估的核心部分,本文建立了基于交流潮流的最优负荷削减数学模型,采用基于扰动KKT条件的原始——对偶内点算法(P~KKT-PDIP)对其进行解算。通过IEEE30算例验证对所构建的模型和求解方法的有效性和正确性。
5、设计开发了交直流混联系统充裕度评估件系统。实际运行情况表明该系统扩展性强、操作灵活、界面友好、人机交互功能强,能为交直流混联系统的运行和规划提供有用的可靠性数据,为规划和决策提供依据,具有工程实用价值。