基于内点优化算法的电力系统静态电压稳定-分析与最优控制

《基于内点优化算法的电力系统静态电压稳定-分析与最优控制》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、河海人学硕士学位论文第一章绪论接近极限运行，电网潮流的快速变化对电网的安全稳定运行提出了更高要求；电气联系的加强，使得事故扰动范围扩大，如果稳定措施不合理，运行监测系统功能不健全，对电压崩溃性事故缺乏足够的预见性和对策，很可能由于偶然性的单一事故扩大为恶性的连锁反应性事故。在电网发生故障、引起系统中某些重要的发输电元件退出运行时，系统发生电压崩溃的可能性就更大。因此，电网运行调度人员应该实时监视系统的电压稳定情况，并在电压稳定裕度不足时及时采取控制措施提高系统的电压稳定水平，防止电压崩溃事故的发生。1．2电力

2、系统静态电压稳定问题的研究现状电压稳定问题的产生一般认为是系统的功率传输已经达到了其能力上限或系统无功动态储备不足造成的。目前，电网负荷需求的迅猛发展使电力系统迅速地达到了饱和状态，逐渐逼近了极限传输能力，季节性无功需求的加大，进一步威胁着电网的安全运行，为了确保电网安全、稳定地生产，必须通过合理的控制手段避免或缓解电力系统所受到的稳定威胁。1．2．1静态电压稳定分析研究现状静态电压稳定分析是利用某些指标来衡量电网的电压稳定能力，它能让运行人员了解当前系统离电压崩溃点还有多远或者稳定裕度有多大。在这些指标中常

3、常包括灵敏度指标、特征值／奇异值指标、U／Uo指标、裕度指标等等。灵敏度指标是以潮流方程为基础，利用系统中某些物理量的变化关系，即它们的微分关系来研究系统的稳定性。灵敏度指标通常用于判断系统的电压稳定性、判断系统薄弱节点和确定无功补偿的位置。这种方法是最早应用的静态稳定分析的指标之一，原理及实现都比较简单，而且能获知系统中各节点的强弱。但许多灵敏度指标未涉及负荷的静态、动态特性、发电机的约束，因此作为电压静态稳定性的判据存在一定局限性。特征值／奇异值指标是利用了系统潮流方程的雅可比矩阵在崩溃点奇异的特征来分析

4、电压稳定的。雅可比矩阵的最小奇异值可以作为一个好的静态电压稳定指标【4】。矩阵的奇异分解常用来确定矩阵的秩，它应用于电压崩溃分析时集中监测最小奇异值，因为最小奇异值决定了静态稳定极限的近似程度，当它为零时，系统到达崩溃点。右奇异值对应的右奇异向量中最大元素指示最灵敏的电压幅河海大学硕士学位论文第一章绪论值，即关键节点；而左奇异向量中的最大元素则对应于最灵敏的功率注入方向，即关键发电机。潮流雅可比矩阵t，的每个特征值都与一个无功／电压运行模式相对应，特征值的模值就是相应运行模式的电压稳定性的相对量度。如果只关心

5、当前运行状态下最易失去稳定的运行模式，只需要计算最小特征值即可。与最小特征值相关的右特征向量的最大元素对应于系统内的关键节点，而左特征向量的最大元素指示功率变化最灵敏的方向。随着系统的增大，当方程维数增加后，矩阵的最小特征值和奇异值都要变小。PV节点到PQ节点的变换会导致特征值的跳变，线性性不好。而且通常在临界点处，奇异值和特征值有非常陡的快速下降过程，而在其他时刻，特征值和奇异值的变化都比较平缓，因此它们对电压崩溃的预测性比较差。∥碥指标的定义和计算都很简单。其中，U为潮流或状态估计得到的节点电压值，砜是指

6、对同一个系统状态但所有负荷设为零时解潮流获得的节点电压。在每个节点上得到的比值u／uo提供了一个系统电压稳定性的指示，可用来立即发现弱的节点或区域。这个指标随负荷增长呈献高度的非线性，因此不能用于接近崩溃程度的准确预报。裕度指标是指从系统给定运行状态出发，按照某种模式，通过负荷增长或传输功率的增长逐步逼近电压崩溃点，则系统当前运行点到电压崩溃点的距离(kV、Mw或Mvar)可作为电压稳定程度的指标，称之为裕度指标【5lo它能给运行人员提供一个较直观地表示系统当前运行点到电压崩溃点距离的量度，也能比较方便地计及

7、过渡过程中各种因素如约束条件、发电机的有功分配、负荷增长方式等的影响。因此电压稳定裕度指标分析方法受到了广泛的重视，其分析方法常有连续潮流法和非线性规划算法。在本文中，将使用负荷功率裕度来表征系统的电压稳定性。除此之外，还有基于近似等效方法的阻抗模指标【6l、能量函数指标【7】【8删以及基于多潮流解方法的VIPI指标等等，这些指标在不同的系统下都能较为有效地表征电力系统电压稳定水平。河海大学硕士学位论文第一幸绪论1．2．2电压稳定最优控制研究现状作为电压稳定研究的最终目的，电压崩溃预防及校正控制措施的研究是电

8、力界最关心的课题之一。以前的工作主要是在保证潮流解存在性的前提下，使负荷切除量最小。经过控制，潮流的可解性得到了恢复，但负荷裕度却没有被保证【lol【11l【12】。文【13】提出以最小控制代价为It标函数，以电压稳定裕度指标和系统及设备运行条件限制为约束条件的最优化控制方案，为预防措施的研究提供了新的思路。但该方法需要求解两个非线性规划问题，一个用于求得电压稳定裕度，另一个用于给出预防及校正控制措