输电网紧急无功补偿装置的最优配置研究

论文摘要

为满足日益增长的电能需要,电力系统的结构愈来愈显得薄弱、发电设各储量愈趋于极限。系统在重负荷条件下,一旦受到设备投切、系统故障等干扰时,某些节点电压跌落就会出现电压不稳定,它们开始是局部现象,但是能够发展成为波及到广阔区域的电压崩溃,造成系统大面积停电事故。七十年代以来,国际上相继发生了多次电压崩溃引起的大面积停电事故,电压稳定性问题也成为国际电力届普遍关注的课题之一。 电网电压崩溃事故的发生和发展过程,从根本原因看,主要是无功功率补偿严重不足造成的。随着电力用户对电压质量期望的提高,这对电网的无功补偿,特别是对事故状态紧急无功补偿提出更高的要求,受端系统具有足够的事故紧急备用无功功率容量就显得格外重要。研究电压崩溃发生的机理、电压稳定性问题的建模、电压崩溃的预防和紧急无功补偿最优配置,具有特别重要的意义。 当电力系统趋向于短期电压不稳定时,靠近负荷中心的无功支撑是基本的,考虑的无功支撑应该能够在所考虑到的最坏的情况下使系统恢复到稳定平衡点。本文在系统中装设ASVG以维持电力系统电压稳定,为了降低系统的综合费用进行了无功电源的优化配置的研究。以设备投资费用、系统状态变换过程中所增加的附加费用和运行费用最小为目标函数,基于切向量法确定电力系统的弱节点作为紧急无功补偿装置的候选安装位置,采用基于迁移策略的多种群遗传算法进行优化计算,采用的优化算法是全局收敛性好,避免了Benders分解法可能出现的解的发散问题。对AEP——14系统的仿真结果表明了规划方法的有效性,可以实现在保证系统安全水平的前提下,在适当的位置装设ASVG,降低了系统的综合费用。 本文对辽宁电网2002年运行状况进行了统计分析,并针对辽南地区电网与系统联系相对较弱的结构特点,设定几种较大的干扰,采用中国电力科学研究院的综合稳定程序进行了仿真计算。结果表明辽南地区电网在重负荷情况下,存在电压崩溃的隐患,目前采用的稳定电压的措施是低压切负荷来保证系统的稳定性。研究中规划在辽南电网装设ASVG作为紧急无功补偿电源,经过数字仿真表明在事故恢复过程中进行快速无功补偿,阻尼系统振荡和精确调整系统电压,来维持受到干扰时系统的无功需求,可以保证系统的电压暂态稳定。

论文目录

• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 电压稳定的定义和电压崩溃机理
• 1.2.1 电压稳定的定义和分类
• 1.2.2 电压崩溃机理
• 1.3 紧急无功补偿控制对电压稳定性的影响
• 1.4 紧急无功补偿规划
• 1.5 紧急无功补偿规划的优化方法
• 1.5.1 经典优化方法
• 1.5.2 人工智能优化方法
• 1.6 辽宁输电网电压稳定问题的提出
• 1.7 本文的研究工作
• 2 基于状态变化的ASVG优化配置的数学模型
• 2.1 引言
• 2.2 基于切向量技术的弱节点确定
• 2.3 数学模型的建立
• 2.3.1 系统变化状态的描述
• 2.3.2 目标函数的建立
• 2.3.3 约束条件及基于负荷裕度的电压崩溃函数的建立
• 2.3.4 目标函数组成及其约束条件
• 2.4 本章小结
• 3 基于迁移策略的多种群遗传算法应用于ASVG最优配置
• 3.1 引言
• 3.2 遗传算法
• 3.2.1 遗传算法的简介和机理
• 3.2.2 遗传算法的基本操作和流程图
• 3.2.3 遗传算法的未成熟收敛问题
• 3.3 基于迁移策略的多种群遗传算法MPGA
• 3.3.1 MPGA算法参数
• 3.3.2 本文采用的算法结构
• 3.4 MPGA应用于紧急无功补偿装置的最优配置
• 3.5 算例分析
• 3.6 本章小结
• 4 辽宁省南部输电系统电压稳定性问题分析
• 4.1 引言
• 4.2 辽宁电网2002年的运行状况统计分析
• 4.2.1 500kV网无功平衡
• 4.2.2 220kV网无功平衡
• 4.2.3 辽宁电网2002年运行电压水平计算
• 4.2.4 辽宁输电系统无功补偿设备配置及运行状况分析
• 4.3 辽宁南部系统电压稳定性分析
• 4.3.1 辽南地区电网结构分析
• 4.3.2 辽南系统稳定性仿真分析
• 4.4 辽南地区现行稳定规则
• 4.5 本章小结
• 5 ASVG应用于辽南网的初步研究
• 5.1 引言
• 5.2 ASVG应用于辽宁电网装设地点的选择
• 5.3 ASVG改善辽南电网电压稳定性仿真分析
• 5.3.1 稳定性比较分析
• 5.3.2 ASVG对电压水平改善比较分析
• 5.3.3 ASVG对系统运行效益比较分析
• 5.3 辽南电网稳定运行措施建议
• 5.4 本章小结
• 6 全文总结
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢
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