外网等值参数估计方法及其在静态电压稳定分析中的应用研究

论文摘要

现代电力系统日益向着大规模复杂网络发展，负荷终端的电力需求逐步增加，系统的传输压力也越来越大。当系统的传输能力接近极限时，很容易诱发电压失稳事故，导致用户停电甚至出现电压崩溃，严重影响人们的生产与生活，因此，对系统的电压稳定状况进行快速、准确和有效的评估是必要的。目前，静态电压稳定性评估方法已有大量研究，相继出现了连续潮流法以及全局或局部电压稳定性指标。与连续潮流法和全局性指标相比，局部性指标以局部电网的量测数据为基础，不需要进行全网潮流计算，计算量小、快速，在电压稳定性的在线分析与评估中被广泛应用。然而，局部性指标要求对监测部分之外的网络进行等值，外网等值的准确性直接影响局部性指标的正确性和有效性。本文围绕外网等值参数估计方法及其在静态电压稳定性分析中的应用展开研究，主要工作如下：①从戴维南等值的物理意义出发，对戴维南等值参数的物理特征，以及戴维南等值参数与故障短路阻抗参数间的关系进行理论分析，由此提出戴维南等值参数估计值的正确性判据。深入分析现有几类典型戴维南等值参数的估计原理和方法，及其在实际应用中存在的问题，考虑负荷模型、负荷增长方式以及量测误差对等值参数估计值的影响，给出了现有戴维南等值参数估计方法在实际应用中的适应性。②考虑等值参数的物理特征，基于被监测线路的单端量测数据，提出一种外网戴维南等值参数的多时段最小二乘约束优化估计模型。通过在模型中引入对随机量测误差有良好滤波作用的最小二乘目标来减小量测误差对等值参数估计结果的影响；针对优化估计模型的多解性问题，在模型中加入对等值参数的物理特征约束；采用特殊的状态筛选方案，以减小多时段真值误差可能对等值参数估计结果的影响。本文采用能有效识别不等式约束的半光滑牛顿法求解该约束优化模型。③结合IEEE标准系统仿真验证本文所提戴维南等值参数估计值的正确性判据以及现有几类戴维南等值参数估计方法的适应性结论的正确性。以RTDS系统为平台，通过对本文所提约束优化等值模型在静态电压稳定性分析（主要包括连续潮流计算和静态电压稳定性指标计算）中的应用研究，对比等值前后，网络的静态电压稳定性结果，验证等值模型的正确性和有效性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 电压稳定性的研究现状
• 1.2.1 电压稳定性的定义
• 1.2.2 电压崩溃的机理研究
• 1.2.3 静态电压稳定性分析方法
• 1.3 电力系统静态等值方法的研究现状
• 1.4 本文的主要工作
• 2 静态电压稳定分析和优化估计的理论基础
• 2.1 引言
• 2.2 连续潮流方法
• 2.2.1 连续潮流的模型
• 2.2.2 连续潮流的算法
• 2.2.3 连续潮流的实现流程
• 2.3 扩展线路电压稳定性指标
• 2.4 半光滑牛顿法
• 2.4.1 半光滑牛顿法的原理
• 2.4.2 半光滑牛顿法的实现流程
• 2.5 本章小结
• 3 戴维南等值参数的物理特征和估计方法分析
• 3.1 引言
• 3.2 戴维南等值参数的物理特征分析
• 3.2.1 戴维南等值的基本模型
• 3.2.2 戴维南等值阻抗与故障短路阻抗的关系分析
• 3.3 戴维南等值参数估计的典型方法及其适应性分析
• 3.3.1 线性方程组直接求解法
• 3.3.2 最小二乘迭代求解法
• 3.3.3 适应性分析
• 3.4 仿真分析
• 3.4.1 仿真系统
• 3.4.2 仿真方案及仿真条件
• 3.4.3 仿真结果分析
• 3.5 本章小结
• 4 基于戴维南等值参数优化估计的静态电压稳定分析
• 4.1 引言
• 4.2 考虑物理约束的戴维南等值参数优化估计模型
• 4.2.1 最小二乘目标函数
• 4.2.2 考虑短路阻抗的约束条件
• 4.3 戴维南等值参数优化估计模型在静态电压稳定分析中的应用
• 4.3.1 数据采集及状态筛选
• 4.3.2 等值系统的参数估计及静态电压稳定计算
• 4.3.3 实现流程
• 4.4 仿真分析
• 4.4.1 基础数据
• 4.4.2 仿真方案
• 4.4.3 仿真结果
• 4.5 本章小结
• 5 结论与展望
• 5.1 主要结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A 作者在攻读硕士学位期间发表的论文和专利
• B 作者在攻读硕士学位期间参与的科研项目