电力系统最优安全控制和安全性定价

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1、天津大学博士学位论文电力系统最优安全控制和安全性定价姓名：赵义术申请学位级别：博士专业：电力系统及其自动化指导教师：余贻鑫20031201天津大学博士学位论文摘要电力系统安全运行是关乎国计民生甚至国家安全的重大问题。自20世纪80年代以来，世界范围内由于电力系统稳定破坏而导致的大停电事故已有多次。从而对作为防止电力系统由于稳定破坏导致大停电事故的最重要防线的在线安全监视、评估和控制的研究显得愈发重要。但是，至今仍缺乏强有力的在线安全监视、评估和控制的系统性的方法。电力系统安全运行涉及静态安全性和暂态稳定性，本文以暂态稳定性为例进行了研究。以往的电力系统暂

2、态稳定性的分析是针对事故前的一种给定注入进行事故过程的动态仿真或用暂态能量函数的方法进行的。欲用此法寻求最优安全控制方案，计算量非常之大，难于在线应用。实际电力系统的实用动态安全域(practicaldynamicsecurityregion，PDSR)的临界边界可表示为节点注入空间的一个或几个超平面，这为最优安全控制提供了有效的解析工具。本文基于PDSR提出了一种有望在线实际应用的最优安全控制模型和算法。又鉴于我国正在进行电力市场化改革，作为市场环境下进行最优安全控制有效手段的安全性定价的研究已引起人们的重视。但在电力市场环境下，追求自身利润最大化的参

3、与者的报价函数可能与它们真实的成本函数不同，这必然影响独立系统运行员(independentsystemoperator，ISO)进行安全控制和安全性定价的最优决策。要实现系统最优安全控制和安全性定价，必须研究引导参与者披露其真实经济信息。博弈论中的机制设计理论在引导参与者披露真实经济信息方面具有独特优势。本文基于机制设计理论设计了一种新的能引导参与者呈报真实成本函数的电力系统安全性市场运行机制。本文取得的主要成果如下：1．基于PDSR的方法提出了一种计及暂态稳定性约束、事故发生概率及系统失稳损失的最优安全控制和安全性定价模型。该模型通过搜索最优的预想事

4、故集以实现最大社会福利的目标，优化问题的结果是最优的参与者备用容量和再调度功率。2．基于优化技术中的对偶原理和共轭投影梯度法，提出了一种最优安全控制混合共轭投影梯度优化算法，该算法的计算速度有望满足电力系统最优安全控制和安全性定价的在线应用的要求。3．将博弈论中的机制设计基本原理和线性供应函数均衡(1inear摘要supplYfunctiorlequilibrium，LSFE)理论相结合，设计了一种激励相容的电力系统安全性市场运行机制——线性供应函数激励显示机制。该机制能鼓励和引导所有追求利润最大化的参与者披露真实的经济信息。而且参与者是否披露真实的经济

5、信息与其它所有参与者的行为无关。依该机制，ISO在最优安全控制和安全性定价时能进行准确的决策。对所设计的运行机制的有效性，从理论上作了证明。4．基于LSFE理论提出了一种计及信息不对称和输电系统约束的计算参与者Lerner指标的方法，为监视参与者是否披露真实的经济信息提供了另外一种有效的工具。以上所提最优安全控制和安全性定价模型及算法、线性供应函数激励显示机制和Lerner指标计算方法的合理性和有效性己分别用新英格兰10机39节点系统、IEEE3机9节点系统和一个拥有4个参与者的算例进行了验证。关键词：电力系统，安全控制，安全性定价，实用动态安全域，博弈

6、论机制设计，市场势力II墨堡查堂堕主堂垡笙茎ABSTRACTPowersystemsecureoperationisamomentousproblemrelatingtothenationaleconomyandthepeople’slivelihoodandevennationalsecurity．Sincetheeightiesoftwentiethcentury,widespreadblackoutduetopowersysteminstabilityoccursfrequentlyovertheworld．Sotheon-linesecurity

7、monitoring，assessmentandcontrolbecomemoresignificantwhichisregardedasthemostimportantlineofdefenseofpreventingseriousblackoutasaresultofpowersysteminstability．Itlacks，however,impellingandsystemicmethodsthatcanbeappliedintheon—linesecuritymonitoring，assessmentandcontr01．Thesecureo

8、perationofpowersystemrelatestostaticsecu