论文摘要
电力系统安全稳定运行是国民经济健康发展和人民生活正常秩序的重要保证。电压失稳已经被广泛认为将对现代大型电力系统的安全稳定运行构成严重威胁,电压安全评价已成为电力系统控制中心最重要的任务之一。从本质上讲,电力系统是一个具有随机特性的大系统,而当前电力工业的市场化改革又给系统的运行带来了更多的随机性影响因素。根据传统的确定性电压稳定分析方法,电力部门难以全面把握系统的电压安全水平。加强系统电压安全的概率性研究对于系统的安全运行以及提高系统运行的经济性具有深刻的理论和现实意义。考虑各种随机因素后,电压稳定评估问题的复杂性增大。本文从负荷水平与负荷组成的随机性、节点负荷相关性与不确定性、负荷增长方式的不确定性以及支路元件故障的随机性等几个影响系统电压稳定性的重要方面入手,对电压稳定概率评估方法进行了探讨,主要工作如下:(1)重点考虑负荷水平及负荷组成随机性,提出基于蒙特卡罗仿真和模态分析的电压稳定概率分析方法。在建立了计及感应电动机与ZIP负荷的综合负荷模型的基础上,运用概率抽样技术处理负荷水平和负荷组成的不确定性问题,通过一系列概率评价指标实现系统电压稳定性的概率评估。算例分析着重针对负荷组成的随机变化和感应电动机所占比例的波动这两项因素对电压稳定概率的影响进行了讨论。(2)针对实际电力系统运行中节点负荷之间存在的相关性以及负荷水平的不确定性,提出一种基于模糊C均值(FCM)聚类算法的电压稳定概率评估方法。该方法通过对研究时段内多个负荷水平进行模糊C均值聚类,采用多维正态分布抽样技术综合处理节点负荷相关性与负荷水平不确定性的问题。以IEEE标准测试系统为例说明了该方法的可行性和有效性,并就模糊聚类数、负荷水平不确定性和节点负荷相关性对电压稳定评估结果的影响进行了研究。(3)如何考虑支路故障的随机性,是电压稳定概率评估中比较难以解决的问题。本文提出基于点估计法的电压稳定概率评估方法,通过采用基于负荷裕度优化模型的非线性模型,在方便地统一处理支路故障及节点注入功率随机性对负荷裕度分布的影响的同时,克服了以往线性化方法难以涉及发电机无功出力约束的不足。该方法计算简便、避免了潮流方程线性化,具有计算精度高、求解速度快的特点。经过多个算例系统的测试,说明了该方法的可行性,并对各计算环节的假设条件及其可能引起的误差进行了分析,得出几点结论。(4)针对节点负荷增长方式的不确定性,提出基于改进的粒子群优化算法的最近电压崩溃临界点的计算方法。建立最近电压崩溃临界点计算的优化模型,实现了对负荷随机增长方向的搜索,在考虑系统运行中各种约束的条件下,寻求电压稳定域边界上全局范围内距离基态运行点最近的电压崩溃临界点。并可以通过在优化模型基础上新增一个约束条件的方法,实现沿负荷预测方向附近的局部最近电压崩溃临界点的计算。寻优过程中,采用几点提高计算效率的措施。算例测试表明了算法的可行性和良好的寻优性能。(5)将现代智能随机优化算法引入电压崩溃临界点的计算。提出基于细菌趋药性算法(BC)和遗传算法(GA)的菌群趋药性遗传算法(GBCC),以群体搜索代替BC算法的单点搜索,以有指导意义的变异方向代替GA算法的随机变异操作,强调了群体中个体之间的信息交换,加快了算法收敛速度并提高了全局搜索能力。利用GBCC算法求解电压崩溃临界点的优化模型,不仅便于处理各种等式和不等式约束条件,还避免了传统电压崩溃临界点求解方法所进行的矩阵形成、求逆等复杂运算。以典型测试系统为例验证了算法的有效性和计算效率。
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标签：电压稳定论文; 概率评估论文; 负荷不确定性论文; 节点负荷相关性论文; 支路故障随机性论文; 模糊聚类论文; 点估计法论文; 优化算法论文;