考虑负荷变化的概率静态电压稳定分析

论文摘要

在电力系统运行过程中，存在着许多随机扰动或不确定因素，例如节点注入功率或网络结构的变化，以及测量和预测误差。概率静态电压稳定分析可以更多地计及不确定因素，提供更丰富的电压稳定临界点信息。本文在现有最小二乘状态估计算法的基础上，考虑负荷构成比例随时间的变化和负荷之间的相关性，进行概率状态估计计算；以所得结果为初始运行条件，将直接法引入到概率环境下，计算电压稳定临界点的概率分布。 在线应用中，由负荷预测得到的下一时间段(例如二十四小时)内各个时刻的数据，经状态估计程序处理后，可作为电力系统各种高级应用软件的初始条件。概率状态估计算法中，将负荷预测得到的数据看作随机变量，其随机特性由统计数字特征描述，可将多时刻的计算融合在一次计算之中。利用在线概率状态估计后的实时数据，可确定概率静态电压稳定分析的初值。 在静态电压稳定分析的直接法(崩溃点法)中，根据临界点处潮流雅可比矩阵奇异这一性质形成扩展潮流方程，可直接计算出系统临界点。通常对负荷水平λ进行参数变换，以克服潮流雅可比矩阵在临界点处的奇异。本文从直接法的数学基础——分歧理论着手，分析静态分歧的充分条件和鞍结分歧的必要条件，确定直接法的具体算式；采用参数变换消除了雅可比矩阵的奇异性，以最优乘子和潮流多解理论为基础，进行右特征向量的初始化，最后采用牛顿法求得稳定临界点。 在概率静态电压稳定分析中，以一段时间(例如一天)内的系统运行状态作为计算初始条件，且负荷增长方式中包含负荷之间的彼此相关性，计及了更多的负荷变化信息，可将多系统运行方式或多种随机因素计及在一次数值计算之中。 本文将直接法引入到概率环境下进行概率静态电压稳定分析。概率潮流采用线性化模型，节点电压取直角坐标形式，均值和方差交替求解，计算节点功率均值时计及了电压协方差对功率均值的修正作用；一段时间内的负荷情况包含了负荷构成的变化和负荷大小的波动信息，负荷变化的不确定性和彼此相关性从典型负荷运行曲线得到，并由统计数字特征描述；负荷增长的方式不再是传统的单一方式，而是体现了一段时间内负荷的自然变化。文中采用随机变量的数字特征来描述负荷波动信息，对其它随机因素的考虑也可类似处理。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 电力系统稳定性
• 1.2 电压稳定及其研究方法
• 1.3 概率方法
• 1.4 本文的主要内容
• 2 电力系统概率状态估计
• 2.1 随机变量的概率表达
• 2.2 概率潮流
• 2.3 电力系统状态估计及其算法
• 2.4 概率状态估计算法
• 2.5 算例分析
• 3 静态电压稳定分析的直接法
• 3.1 直接法的数学基础
• 3.2 直接法中雅可比矩阵奇异性的消除
• 3.3 初始化方法
• 3.4 实现步骤
• 3.5 算例分析
• 4 静态电压稳定分析的概率直接法
• 4.1 概率直接法
• 4.2 临界点分布的下界
• 4.3 其它影响因素
• 4.4 算例分析
• 4.5 小结
• 5 结论与展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 未来工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 附录1 IEEE标准测试系统原始数据
• 附录2 电网参数和典型日运行曲线