大电网暂态稳定控制优化研究

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1、浙江大学博士学位论文大电网暂态稳定控制优化研究姓名：李威申请学位级别：博士专业：电力系统及其自动化指导教师：薛禹胜20030801摘要我国计划在2010年～2020年间建成安全可靠、满足电能传输和市场化运营的全国范围联合大电网，保证其安全、稳定、优质、经济运行是一个重大和迫切的研究课题。作为“我国电力大系统灾变防治和经济运行的重大科学问题的研究”项目的子课题之--(G1998020301)和国电公司“联合电网的预防控制与紧急控制的协调技术”项目(sPll-2001-01-04)，本次工作从安全性与经济性协调的角度，对大电网暂态稳定预防控制优化、紧

2、急控制优化、二者协调优化展开了较为系统的研究。故障是小概率事件，在长期付出较小代价和仅在故障发生后才付出较大代价之间，存在着决策的优化问题，需要从全局考虑解决系统稳定控制问题的最优方案。研究预防控制优化、紧急控制优化乃至二者的协调优化和自适应能力对市场环境下的全国联网规划、运行经济性和安全稳定性的保障都具有重要意义。另一方面，扩展等面积准则(ExtendedEqual-AreaCriterion-EEAC)的完善、在线控制方案及其相关技术的成熟、优化领域的进展克服了研究统一的大电网暂态稳定控制安全性和经济性协调的客观、主观瓶颈，提供了课题研究的可

3、行性依据。充分发掘EEAC揭示的电力系统暂态稳定控制机理，融合适宜的优化思想，形成具有问题自身特色的优化方案，构成了本次工作的指导思路。预防控制研究大多基于控制参数相对于系统暂态稳定裕度的灵敏度系数，本文分析了此类方法存在的不足和可能迭代不收敛的原因；依据EEAC的暂稳裕度量化指标和失稳模式概念，解决了起关键作用的暂稳约束的识别问题，克服了当前该领域中仅能研究小规模系统和／或少量预想事故约束的局限。通过对现有技术的改进，提出了“分群调度，择优控制，迭代逼近”预防控制技术，该技术是开放的控制方案，而不仅仅提供一个最终的优化结果：根据不同的控制目标，

4、灵活地选择控制指标，设置控制过程。构造了系统主导映象动态鞍点的机组动能指标，使得仅通过一次稳定数值积分即可近似获得起关键作用的机组优先进行控制。实际电网算例仿真验证了上述技术的有效性。综合应用这些技术，提出了大电网在线预防控制优化框架。浙江大学博士学位论文已提出的紧急控制优化模型，为充分借鉴现有优化领域的进展，研究、开发有效的紧急控制优化算法创造了条件。本文从模型分析、算法设计、应用的角度，依据计算复杂性理论对此做了初步的探讨。类比NPC优化领域中典型的O-1背包问题，将现有模型进行了复杂性归类，总结了求解此类复杂优化问题的实用可行的算法思路。基

5、于Tabu搜索设计了变邻域结构的局部搜索技术，提供了灵活控制寻优过程的途径；全多项式时间复杂性近似策略的开发，使得O·1背包问题的求解成为了NPC问题近似算法设计中最为成功的范例。文中阐述了算法1、2(现有实用的紧急控制寻优算法和本文构造的算法)与之的相通之处，指出寻优初始基值策略是影响算法1、2性能的关键因素，而算法1则是算法2在基值选择策略上的一种细化，为指导紧急控制优化算法进一步改善和应用提供了很好的思路。当前预防控制和紧急控制己被置于同一个优化过程和相应的协调优化框架，建立了统一研究的优化模型。在此基础上，本文深入发掘EEAC揭示的电力系

6、统暂态稳定控制机理，系统地阐明了电力系统暂态稳定解耦控制概念，使包含大量暂态稳定约束的稳控优化问题第一次获得清晰、直观的阐述，开辟了大电网暂态稳定控制优化的新思路，为研究具有实际工程价值的大系统稳控优化奠定了必备的理论基础。进而提出大电网稳控协调的“解耦迭代-聚合协调”全局优化策略，构造了大电网暂态稳定控制协调优化的统一算法流程。在该全局优化策略的指导下，结合电力系统暂态稳控的具体特点，研究、设计了一套具有自身特色的大电网预防控制和紧急控制协调优化算法，实际电网仿真验证了所提算法的有效性。本次工作充分发挥了EEAC在指导电力系统暂态稳定分析、控制

7、中的理论优势，为建立满足市场环境下互联大电网的安全经济运行要求的暂态稳定控制优化方案奠定了理论、技术和工程应用基础。通过与工程现场的磨合，可望能早日为全国电网互联和市场化运营提供实用的稳控优化工具。关键词：扩展等面积准则；最优化；暂态稳定控制；预防控制；紧急控制；解耦控制；经典经济调度：启发式算法ABSTRACTTwokindsoftransientstabilitycontrols(TSC)，namelypreventivecontrol(PC)andemergencycontrol(EC)，havebeenappliedwidelyinmod

8、ernpowersystems．PCusuallyemployscontinuousactions，influencespre—cont