基于可靠性成本/效益分析的FACTS元件优化配置模型研究

论文摘要

本文受国家自然科学基金项目（50977094）和输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室自主研究项目（2007DA-10512709103）资助。为解决电网运行和发展中所面临的输电瓶颈问题,柔性交流输电（FACTS）技术孕育而生。FACTS技术作为一种新的解决方案,在控制电网潮流、提高系统可靠性以及线路传输容量等方面都展现了其独特的优势,从而得到广泛认可和迅速发展。本文在兼顾电网可靠性和经济性的基础上,提出了基于可靠性成本/效益分析的FACTS元件的优化配置模型,主要内容如下:①通过对可靠性成本/效益分析理论的研究,得到了基于可靠性成本/效益的含FACTS元件的电网总费用,并以此总费用为优化目标对FACTS元件进行优化配置。对各种类型FACTS元件进行了详细介绍,并重点选取并联型FACTS元件—静止同步补偿器（STATCOM）和串联型FACTS元件—晶闸管控制串联电容补偿器（TCSC）进行研究,详细分析了这两种元件的工作原理和潮流计算模型。②研究计及FACTS元件的电网可靠性评估模型。采用状态枚举法对各种系统状态进行枚举,在最优负荷削减模型中计入FACTS元件的柔性调控作用,在对每种系统状态进行状态分析的基础上,累计形成含FACTS元件的电网概率风险指标,并对安装FACTS元件前后电网概率风险指标进行了对比和深入分析。通过最优负荷削减模型中FACTS元件控制参数的不等式约束所对应的拉格朗日乘子,求得系统期望缺电量（EENS）对FACTS元件控制参数的灵敏度公式,再根据灵敏度指标的大小排序对FACTS元件的安装地点进行配置,同时提出一种期望容量的方法对FACTS容量进行优化配置。③基于启发式思路提出了一种实现FACTS元件优化配置的逐次迭代算法:采用灵敏度指标对FACTS元件的安装位置进行排序,使用期望容量指标作为其优化容量,通过逐次迭代求解系统总费用最小时的FACTS元件优化配置方案。最后,采用该方法对RBTS可靠性测试系统进行了评估分析,计算结果验证了方法的可行性和正确性。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.2 FACTS 元件的分类和定义
• 1.2.1 串联型FACTS 控制器
• 1.2.2 并联型FACTS 控制器
• 1.2.3 串联-串联组合型FACTS 控制器
• 1.2.4 串联-并联组合型FACTS 控制器
• 1.3 可靠性成本/效益分析
• 1.3.1 可靠性成本/效益分析在电网规划中的意义
• 1.3.2 可靠性成本/效益分析的理论基础
• 1.4 国内外研究现状
• 1.4.1 对FACTS 最优配置的研究
• 1.4.2 计及FACTS 元件的电网可靠性方面的研究
• 1.4.3 计及FACTS 元件的潮流计算模型的研究
• 1.4.4 计及FACTS 元件的负荷削减模型的研究
• 1.4.5 可靠性成本效益的研究
• 1.5 本文的主要工作
• 2 FACTS 元件的原理及模型
• 2.1 引言
• 2.2 几种FACTS 元件的工作原理
• 2.2.1 STATCOM 的工作原理
• 2.2.2 TCSC 的工作原理
• 2.3 FACTS 元件的潮流计算模型
• 2.3.1 STATCOM 的潮流计算模型
• 2.3.2 可控串联补偿器TCSC 的潮流模型
• 2.4 FACTS 元件的可靠性模型
• 2.5 计及FACTS 元件的可靠性成本/效益分析
• 2.5.1 可靠性成本的计算方法
• 2.5.2 可靠性效益计算方法
• 2.5.3 含FACTS 元件的系统总费用计算
• 2.6 小结
• 3 含 FACTS 元件的电网可靠性评估
• 3.1 引言
• 3.2 系统的状态选取
• 3.3 系统状态分析
• 3.3.1 基于直流潮流的线性规划模型
• 3.3.2 基于交流潮流的非线性规划模型
• 3.4 系统可靠性指标的累计
• 3.5 RBTS 系统上的可靠性评估
• 3.6 计及负荷曲线的可靠性评估
• 3.7 本章小结
• 4 FACTS 元件的优化配置模型
• 4.1 引言
• 4.2 FACTS 元件安装位置的配置
• 4.3 FACTS 元件容量的配置
• 4.4 FACTS 元件的配置算法
• 4.5 算例分析
• 4.6 本章小结
• 5 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录