基于内点优化算法的电力系统静态电压稳定分析与最优控制

论文摘要

随着我国用电需求的快速攀升，而电源、电网的建设速度又相对缓慢，电压稳定问题日益突出，电压崩溃的威胁不断加剧。大规模互联电网对运行和控制技术提出了更高要求，由于“厂网分开、竞价上网”的电力市场化改革，电网将越来越接近极限运行，电网潮流的快速变化对电网的安全稳定运行提出了更高要求；电气联系的加强，使得事故扰动范围扩大，如果稳定措施不合理，运行监测系统功能不健全，对电压崩溃性事故缺乏足够的预见性和对策，很可能由于偶然性的单一事故扩大为恶性的事故。因此，电网运行调度人员应该实时监视系统的电压稳定情况，并能及时采取控制措施提高系统的电压稳定水平，防止电压崩溃事故的发生。本文所做的主要工作就是基于上述的几点原因。 本文在前人工作的基础上建立了电压稳定裕度计算和电压稳定最优控制计算的模型，利用非线性规划方法中的内点法分别对这两种问题做了详细的分析和仿真计算。电压稳定裕度计算模型引入有功相对负荷裕度评价指标，并将此电压稳定指标作为目标函数。文中将此方法与连续潮流方法做了比较，从计算结果看，本文提到的方法计算精度和鲁棒性都是令人满意的。而且利用连续潮流进行了考虑系统元件动态的电压稳定分析计算，其结果更有实际意义。电压稳定最优控制在本文中分为预防控制和校正控制，两个问题的模型中都考虑了系统稳定运行所需的最小裕度，通过非线性优化内点法求解，可以获得能满足系统裕度要求的电压稳定最优控制方案，并对故障后系统的电压稳定裕度也有所改善。而且，该控制系统与已有的AVC系统相结合，为AVC系统的运行约束提供指导，通过AVC来间接控制系统电压稳定，提高系统电压安全性。 电压稳定裕度计算和最优控制计算程序已运用到福建电网在线电压稳定预防控制系统中，对福建省网的电压稳定水平进行在线分析计算，并给出增强电压稳定水平的控制措施，为运行人员提供了详实的系统信息和可靠的控制方案。目前该方法已成功地运用到实际工程中，经受住了长期在线计算的考验。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 电力系统静态电压稳定问题的研究现状
• 1.2.1 静态电压稳定分析研究现状
• 1.2.2 电压稳定最优控制研究现状
• 1.3 电压稳定的概念
• 1.4 本文的主要工作及意义
• 1.5 本章小结
• 第二章 非线性内点法
• 2.1 内点法的发展过程
• 2.2 非线性内点法的数学原理
• 2.2.1 牛顿法
• 2.2.2 拉格朗日乘子法
• 2.2.3 对数障碍函数法
• 2.2.4 原始——对偶内点法
• 2.2.5 预测校正原始——对偶内点法
• 2.3 本章小结
• 第三章 静态电压稳定负荷裕度分析
• 3.1 基于连续潮流（CPF）的分析方法
• 3.1.1 连续潮流数学模型
• 3.1.2 算例仿真
• 3.2 基于非线性原始——对偶内点法（PDIPM）的分析方法
• 3.2.1 基于PDIPM的负荷裕度分析模型
• 3.2.2 算例仿真
• 3.2.3 两种算法比较
• 3.3 本章小结
• 第四章 电力系统静态电压稳定最优控制
• 4.1 电压稳定最优控制
• 4.2 电压稳定预防控制
• 4.2.1 预防控制的数学模型
• 4.2.2 算例仿真
• 4.3 电压稳定校正控制
• 4.3.1 校正控制的数学模型
• 4.3.2 算例仿真
• 4.4 本章小结
• 第五章 本文所做工作在福建省电网的应用
• 5.1 福建电网在线电压稳定监控系统简介
• 5.1.1 系统特点
• 5.1.2 系统功能
• 5.2 本文所做工作在福建省电网的应用
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 本文的工作进展及不足
• 6.2 展望
• 参考文献
• 附录
• 附录 A
• 附录 B
• 附录 C
• 附录 D
• 致谢