考虑静态电压稳定约束的可用输电能力计算.pdf

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1、第31卷第4期东北电力大学学报Vol31，No．42011年8月JournalOfNortheastDianliUniversityAug．，2011文章编号：1005—2992(2011)04—0016—07考虑静态电压稳定约束的可用输电能力计算运奕竹，李国庆，温佳鑫，张守龙2(1．东北电力大学电气工程学院，吉林吉林1320121；2．国电南京自动化股份有限公司，江苏南京211100)摘要：提出一种考虑系统静态电压稳定约束计算可用输电能力(AvailableTransferCapability，ATC)的新方法。首先，

2、构建考虑系统电压稳定约束(VoltageStabilityConstraint，VSC)的最优潮流(Opti—malPowerFlow，OPF)模型，即基于VSC—OPF的ATC计算模型；然后，研究负荷增长因子变化对系统区域间ATC值的影响，并借助于内点法对优化模型进行求解，根据解轨迹上所取的系统运行点到电压崩溃点的距离，可求得不同电压稳定裕度所对应的ATC值；最后以IEEE一30节点3区系统的仿真分析验证了所建模型和方法的合理性和有效性。关键词：可用输电能力；最优潮流；连续潮流；内点法中图分类号：TM744文献标识码：

3、A电力市场环境下，由于经济性考虑、市场竞争、环境保护和土地使用等因素，使得电力网络的运行越来越接近其安全运行极限。如何准确确定系统潜在的功率交换能力来指导系统安全、经济运行，对电力市场各方参与者均具有重要的现实意义。电力系统可用输电能力(AvailableTransferCapability)即ATC⋯，是指在现有的输电合同基础之上，实际物理输电网络中剩余的、可用于商业使用的传输容量。现有的ATC研究方法可以分为：基于概率的研究框架和基于确定性分析方法的研究框架J。概率性研究方法可计及系统各种不定因素对ATC的影响，适用

4、于系统规划。确定性研究方法能计算出确定系统状态和安全约束下的ATC，也是概率性研究法中单一样本的求解方法。从数学的角度解读ATC的定义，确定性研究方法可以将ATC看作是一个计及系统安全约束的优化问题。故ATC的确定性研究方法主要有直流潮流法、连续潮流法(ContinuationPowerFlow，CPF)j、最优潮流法(OptimalPowerFlow，OPF)J，以及辅助性的灵敏度分析法J。其中，能够方便、有效地考虑系统静态安全约束的方法为OPF法和CPF法。OPF方法是将所研究问题转化为求解满足各种约束的系统最大负载

5、能力，其最大的优点是可以全面考虑各种约束条件并通过优化技术获得待研究设备的最佳状态；不足之处是OPF法所获得的结果是一个理想的目标方案，最优解可能是系统从当前状态无法过渡到的一个最优点J。CPF法通过在常规潮流方程中添加连续型参数，克服了常规潮流计算方法在系统运行点接近鞍结分岔点时发散的问题，能得到准确的P—V曲线，有较强的鲁棒性；但CPF方法计算中，发电机出力的增长方向是确定方向，与实际系统运行情况并不符，计算结果趋于保守从而限制输电系统的利用率一，。基于以所述OPF法和CPF法的特点，本文首先构建电力系统区域间ATC

6、求解的VSC—OPF模型，该模型不仅能考虑常规静态安全性约束而且能够计及静态电压稳定性约束，该模型将连续型方法与OPF模型栩结合，研究负荷增长因子变化对系统区域问ATC值的影响；然后，借助：r内点法对优化模型收稿日期：201l～05—18基金项目：国家自然科学基金项目(50957009)作者简介：运奕竹(1987一)，女，吉林省吉林市人，东北电力大学电气工程学院在渎硕士研究生，主要研究方向：电力系统安全性与稳定性．第4期运奕竹等：考虑静态电压稳定约束的可用输电能力计算17进行求解得到最优解，随着负荷增长因子的由小到大的变

7、化能够得出一个由最优点构成的解轨迹，根据解轨迹上所取的系统运行点到电压崩溃点的距离，可得到不同电压稳定裕度所对应的ATC值；所建模型将OPF法与CPF法的优势相结合，可全面考虑各种约束条件，并确保所求最优解是系统从当前状态能够过渡到的一个最优点。最后，以IEEE一30节点3区系统的仿真分析验证了所建模型和方法的合理性和有效性。1ATC求解模型本文中，ATC计算采用的目标函数是送电区域对外联络线的总传输功率与基态潮流之差的最大化，即max{Li∑P()一∑}，EA．，EBiEA，，EBJ式中，∑()为区域以到区域B所有联络

8、线上传输的有功功率表达式，∑为基态下区域A到区域所有联络线上传送的有功功率；其中，为系统状态变量向量。等式约束为系统潮流方程，即：fP—∑(Gcos8+Bsin8)=0，{‘(2)【Qf—∑(G／ssin0一日cosO)=0，式中，Pi、Q分别为节点注入的有功和无功功率；、分别为节点、的电压幅值；为节点i√间的电压相