电网安全性与经济性评估若干问题研究

论文摘要

电网互联的发展与电力市场的完善是现代电力系统发展的趋势。电力系统逐渐发展成为高维的非线性系统,运行方式越来越复杂,对电力系统的安全性提出了更高的要求。另一方面,电力市场的建立与完善对系统的经济性提出了更高的要求。在当前环境下,电力系统安全稳定与经济运行的冲突问题逐渐凸显,对互联电网在不同运行情况下的经济性和安全性做出合理评估,能够为运行人员采取合理的调度和控制措施提供决策支持,有利于保证电力系统的安全稳定与经济优质运行。针对新环境下互联电网日益凸显的电压安全问题、电网快速发展过程中的电磁环网问题、跨区域水火电经济调度问题,本文从电压稳定在线评估指标,无功电源的重要性评估,电磁环网运行的风险评估,以及水火电系统调度的经济性评估等几个方面入手,分别对电网的安全性与经济性评估的若干问题进行了研究,主要工作如下:电压稳定的在线安全评估是关系到电力系统安全稳定运行的重要问题。本文首先对电压稳定的在线判别方法进行了研究,提出了一种基于Ybus形式的在线电压稳定分析方法,该方法推导了由电压变化量发生幅值递增的自激放大所引起的电压单调失稳模式,并且在计算中考虑了系统的动态变化,具有原理简单计算量小的优点;其次,对电压稳定使用最广泛的负荷裕度指标进行了研究,提出一种基于WAMS的同步测量技术的负荷裕度在线计算新方法,由此得出的电压稳定有功和无功裕度指标,能够明确区分系统由于有功过重还是无功缺乏引起的电压失稳;考虑到无功电源出力是影响系统电压稳定性的重要因素之一,本文将风险评估方法与等效无功补偿方法相结合,提出一种基于风险理论的无功电源重要性评估新方法,能够为系统运行人员进行无功调整或电源规划提供相应的决策支持。对于电网快速发展过程中出现的电磁环网问题,本文将风险理论应用于电磁环网的安全分析,提出一种基于效益风险函数的电磁环网风险评估与控制方法。该方法分别计算了电磁环网的静态风险、暂态风险以及系统总的风险,以及采取安全稳定控制措施对系统风险的影响,并引入效益风险函数对不同运行状态下的系统收益与风险的取舍进行分析,能够为电磁环网的控制方案制定提供决策支持,以实现降低电磁环网运行风险的目的。针对互联电网的水火电系统经济调度问题,本文提出一种基于模糊优化和内点法的水火电系统短期经济调度方法。该方法考虑了来水量的不确定因素,采用模糊优化方法对水火电系统进行平衡,采用原对偶内点算法求解该多目标混合非线性规划问题,取得了较好的收敛性能,并在一定程度上提高了系统的经济性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景与课题意义
• 1.1.1 新环境下电力系统的发展趋势
• 1.1.2 电网调度的发展及其对系统评估提出的要求
• 1.1.2.1 电力系统调度发展回顾
• 1.1.2.2 电力系统评估的新要求
• 1.1.3 互联电网安全性与经济性评估的意义
• 1.2 问题的提出
• 1.3 研究内容与现状
• 1.3.1 研究的主要内容
• 1.3.2 研究的现状
• 1.3.2.1 电压稳定的在线监控
• 1.3.2.2 电力系统的安全评估
• 1.3.2.3 水火电系统短期调度的经济性评估
• 1.4 论文的主要工作
• 第二章 基于 Ybus 形式的电压稳定在线评估指标研究
• 2.1 引言
• 2.2 电压稳定的研究现状
• 2.3 基于 Ybus 形式的电压稳定实时分析方法
• 2.3.1 基于 Ybus 形式的电压小扰动判别
• 2.3.2 导纳灵敏度因子
• 2.3.3 电压的单调失稳模式
• 2.3.4 电压失稳判别
• 2.4 算例分析
• 2.5 本章小结
• 第三章 基于负荷裕度的电压稳定在线评估指标研究
• 3.1 引言
• 3.2 电压稳定裕度的计算方法
• 3.3 基于Ⅱ型电路的参数辨识
• 3.4 负荷功率极限的在线计算
• 3.5 算例分析
• 3.6 本章小结
• 第四章 无功电源对电网安全影响的评估
• 4.1 引言
• 4.2 风险理论及风险评估方法
• 4.3 无功电源风险指标的计算
• 4.3.1 无功出力的概率计算
• 4.3.2 事故的概率计算
• 4.3.3 无功电源的严重度计算
• 4.3.4 风险指标计算
• 4.4 算例分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 电磁环网运行风险的评估方法研究
• 5.1 引言
• 5.2 电磁环网及其安全稳定装置
• 5.2.1 电磁环网
• 5.2.2 安全稳定装置
• 5.3 系统风险与效用函数
• 5.3.1 系统风险
• 5.3.2 效用理论与效益风险函数
• 5.4 电磁环网的风险评估与控制
• 5.4.1 电磁环网的风险
• 5.4.2 安全稳定装置的风险
• 5.4.3 运行控制方案的选择
• 5.5 算例分析
• 5.6 本章小节
• 第六章 互联电网水火电短期调度的经济性评估
• 6.1 引言
• 6.2 节能发电调度
• 6.3 基于模糊优化和内点法的水火电系统短期节能发电调度
• 6.3.1 模糊集理论及模糊优化方法
• 6.3.2 原对偶内点算法
• 6.3.3 水火电系统的模糊优化模型
• 6.3.4 基于原对偶内点法的水火电系统模糊优化模型求解
• 6.4 算例分析
• 6.5 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 攻读博士学位期间发表的学术论文
• 攻读博士学位期间参加的科研工作