考虑电压稳定性约束的电力系统可用输电能力研究

论文摘要

实行市场化是世界电力工业发展的大趋势。我国的电力工业改革在市场经济浪潮的推动下正在逐渐展开。同时我国正在进行大区电网互联，大区电网互联可以实现互为备用、紧急事故支援、促进电力市场开发等联网效益。然而，市场机制的引入，跨大区互联电网的发展，以及环境保护，土地使用等因素的限制，使得电力系统运行的经济性与安全可靠性的矛盾更加突出。互联电力系统区域间的可用输电能力是评估系统安全可靠性的重要测度，其大小反映了系统互联强度及结构的优劣，它不仅能指导系统调度员进行调度，保证系统的安全稳定运行，同时还具有市场信号的作用，用来指导市场参与者的商业行为。因此研究其计算方法有着重要的理论和实际意义。可用输电能力的计算是一个非常复杂的问题。本文从静态电压稳定角度方面对电力系统可用输电能力进行了较为深入的研究：本文首先较全面地综述了国内外电力系统输电能力的研究现状。电压稳定是电力系统安全运行必须满足的条件之一。电力市场化，电网的发展，新技术的应用等等使得电网电压稳定性问题越来越突出。本文对电力系统电压稳定性问题进行了研究，阐述了电压稳定的概念、研究现状和研究方法，最后比较了三种静态电压稳定指标的优劣，并分别运用三种方法对IEEE30节点系统进行了预想事故的排序。其次，本文研究了利用连续性潮流方法（简称CPF）计算考虑静态电压稳定性约束的互联电力系统可用输电能力。常规潮流方程的雅可比矩阵在鞍结分岔点处奇异。连续潮流法通过加入一维参数化方程，克服了常规潮流的雅可比矩阵在鞍结分岔点处出现病态的问题，从而可以较精确地求得鞍结分岔点。该方法在电压稳定性研究方面有其独特的优越性。本文详细论述了连续潮流法的原理，建立了计及静态电压稳定性约束的ATC的数学模型，并最后用IEEE39节点进行了仿真，证明了该方法的有效性。连续潮流法的不足之处是由于预先设定了发电和负荷增长模式，导致无功和电压的不合理分布。接着，本文研究了电力系统最优潮流的一种算法—原-对偶内点法的基本原理，并对该算法的实现过程进行了详细的公式推导。原-对偶内点法具有多项式时间复杂性，收敛迅速，鲁棒性强，对初值的选择不敏感，已经在优化领域得到了广泛的应用，是目前最有潜力的一类内点算法。该方法可以给出一个使系统可用输电能力达到最大的发电调度模式，算例结果表明，原-对偶内点法较CPF方法提高了系统的输电能力。用IEEE30节点验证了该方法的可靠性及优越性。最后，总结了本文的主要工作并指出了今后进一步的研究方向。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 互联电力系统可用输电能力的概念及研究方法概述
• 1.2.1 极限传输容量（TTC）的概念
• 1.2.2 可用输电能力的定义
• 1.2.3 可用输电能力的研究方法
• 1.3 本章小结
• 第二章 电压稳定性理论
• 2.1 引言
• 2.2 电压稳定的概念及该问题的研究现状
• 2.2.1 电压稳定的概念
• 2.2.2 电压稳定问题的研究内容
• 2.2.3 电压稳定问题的研究方法
• 2.2.4 基于鞍点分岔的预想事故排序
• 2.3 本章小结
• 第三章 运用静态电压稳定的连续型方法计算输电能力
• 3.1 引言
• 3.2 连续型方法
• 3.2.1 隐函数定理
• 3.2.2 连续型方法
• 3.3 系统输电能力的计算模型
• 3.4 系统算例
• 3.5 本章小结
• 第四章 运用原-对偶内点法计算输电能力
• 4.1 引言
• 4.2 内点法的分类
• 4.3 原-对偶内点法的基本原理
• 4.4 运用原-对偶内点法计算系统输电能力
• 4.4.1 基本的数学模型
• 4.4.2 算法的具体实现过程
• 4.4.3 系统算例
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 工作总结
• 5.2 未来工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录A IEEE39节点系统
• 附录B IEEE30节点系统
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文