概率的电力系统静态安全性与静态电压稳定性评估

天津大学硕士学位论文概率的电力系统静态安全性与静态电压稳定性评估姓名：张晶钰申请学位级别：硕士专业：电力系统及其自动化指导教师：余贻鑫20070101概率的电力系统静态安全性与静态电压稳定性评估作者：张晶钰学位授予单位：天津大学相似文献(10条)1.学位论文刘春平可用输电能力的新模型及其计算2009在电力市场中，可用输电能力ATC(AvailableTransferCapability)是在已有协议的基础上，实际输电网中可用于进一步商业活动的剩余输电能力。它是衡量电网传输能力，反映系统可靠性和安全性的重要指标。随着电力市场改革的深入，双边交易剧增，ATC的计算在电力系统分析计算中显得越来越重要。ATC的数学模型是含参数的等式-不等式约束方程组。系统规模越大，等式和不等式约束的数目就越多，ATC问题的求解也越困难。如何运用数学上的新理论和方法，构建合理的ATC模型，并设计高效的计算方法具有其现实意义和应用价值。静态安全性ATC问题的解主要受制于不等式约束。利用逐点最大值函数(pointwisemaximumfunction)，静态安全性ATC问题中所有的不等式约束条件用一个半光滑的不等式约束来代替，建立了进行静态安全性ATC计算的半光滑模型，进一步，可根据光滑化理论，求解该半光滑化系统。本文基于半光滑函数讨论ATC问题，其主要工作为两块：本文注意到传统的静态安全性ATC模型，并未考虑系统有可能出现的静态电压稳定崩溃问题--鞍节分岔问题。在传统的静态安全性ATC半光滑模型中加入鞍结分岔稳定约束，提出了同时考虑系统静态安全性和鞍结分岔稳定性的ATC的新的半光滑模型。采用光滑化技术，由半光滑模型可以得到光滑化的模型，调用MATLAB中求解非线性方程组的Levenberg-Marquardt方法来求解该模型。对修改后的IEEE9节点和30节点系统进行数值试验，结果表明该模型和计算方法的合理性。随着风力发电的发展，含风电机组的ATC计算问题的研究具有很高的实际应用价值。本文将含风电机组的潮流模型和传统的静态安全性ATC模型相结合，建立了含风电机组且考虑系统静态安全性的ATC光滑化模型。采用光滑化牛顿法对含风电机组的光滑化ATC模型进行求解。IEEE30，118节点标准测试系统的计算结果证明了该模型和计算方法的可行性和有效性。通过与不含风电机组的ATC模型的计算结果比较，分析了风电机组接入电力系统后对ATC的影响。2.期刊论文童小娇.刘春平.周任军.TONGXiao-jiao.LIUChun-ping.ZHOURen-jun考虑静态安全性和鞍结分岔稳定性的ATC的计算-湖南大学学报（自然科学版）2009,36(8)提出了包括传统静态安全性和鞍结分岔稳定性的可用输电能力(AvailableTransferCapability,ATC)的新模型.该模型将系统安全性约束的众多不等式转化为一个半光滑等式约束方程组,结合鞍结分岔稳定性的约束条件,构建了一类同时考虑安全性和稳定性的ATC模型的半光滑方程系统.基于光滑化策略和方法,建立了模型求解的Levenberg-Marquardt计算方法.9节点和30节点系统的计算结果表明该模型和计算方法的可行性和有效性.3.期刊论文刘春平.童小娇.周任军.胡敏含风电机组的ATC的光滑化模型及其有效算法-长沙理工大学学报（自然科学版）2009,6(3)首先,将含风电机组的潮流模型和传统的静态安全性可用输电能力(ATC)模型相结合,建立了含风电机组且考虑系统静态安全性的ATC新模型的半光滑模型;然后,基于光滑化策略和方法,建立了含风电机组的ATC的光滑化模型,并采用光滑化牛顿法对模型进行求解,IEEE30,118节点系统的计算结果表明了该模型和计算方法的可行性和有效性;最后,通过与不含风电机组的ATC模型的计算结果进行比较,分析了风电机组接入电力系统后对ATC的影响.4.学位论文张宁提高特高压电网输电能力研究2008我国经济发展与能源资源分布的不平衡性，决定了我国应建设更高电压等级电网以实现能源资源在全国范围内的优化配置，也决定了西北、西南等大型能源基地电力大规模、远距离外送是我国电网未来一段时期发展的重要任务。随着我国能源基地和特高压电网的建设，将形成华东、东北、华中、粤闽琼和京津冀鲁五大受端电网。保证大受端电网安全稳定运行是一项非常具有挑战性的任务，需要从系统规划建设、运行方式分析、调度管理和实时控制等多个方面进行深入研究。其中，互联系统输电能力的确定在电力系统安全运行中起着重要作用，过于保守的计算结果将限制电网资源充分发挥效益；反之，过于冒进的计算结果可能导致系统控制措施不当，在预想事故发生后失去稳定。深入分析影响输电能力计算结果的各种因素及其影响规律，准确地确定互联系统的最大输电能力，并从电网运行与受端电压控制等角度出发研究提高输电能力的各种措施，是迫切需要解决的问题，具有重要的理论价值和实际意义。在广泛阅读、分析和总结相关文献资料基础上，本文从电力系统数值仿真有效性、特高压/超高压电磁环网对安全稳定性的影响以及静止同步无功补偿作用等方面，运用数值分析、人工智能和自定义建模等理论和技术，密切结合我国电网实际和发展规划，对如何提高特高压电网输电能力进行了深入研究，主要研究工作和取得的创新性成果如下所述。针对输电能力仿真评估中数值仿真有效性问题，基于各层面评估需求，提出了五个仿真有效性量化评价指标，初步建立了电力系统数值仿真有效性评价体系，并应用于实际电网仿真分析。五个仿真偏差评价指标包括：(1)基于轨迹的稳定性仿真偏差评价指标，利用机组间最大功角差来从宏观层面评估仿真偏差大小和趋势；(2)基于扩展等面积准则的稳定性仿真偏差评价指标，利用EEAC提供的暂态功角稳定裕度指标从宏观层面评估仿真偏差大小和趋势；(3)仿真偏差极值评价指标，利用所有同类型物理量在整个仿真时间窗内仿真偏差的最大值反映仿真偏差的大小；(4)仿真偏差均值评价指标，利用所有同类型物理量在整个仿真时间窗内仿真偏差在时间轴上的平均值来反映仿真偏差的大小；(5)仿真时效比指标，利用模型等因素造成的仿真耗时变化和仿真偏差的比值来评价由于模型、数值方法及参数因素对仿真计算代价(在此指仿真计算耗时)的影响。结合福建电网实际数据，利用上述指标详细研究了发电机模型、负荷模型以及积分步长对仿真有效性的影响。分析计算中发现，模型因素可能导致单一变量的仿真偏差很大，但如果系统中所有该同类变量的偏差变化趋势一致，则可能对系统宏观属性(如暂态稳定性)的影响相对很小。指出对于电力系统而言，仅仅孤立地通过不同场景下单一变量的仿真偏差来评估仿真有效性是不充分、不恰当的，需要从系统层面评估模型等因素对仿真有效性的影响。实际电网的仿真计算结果表明，所建立的评价指标能够从不同侧面来量化评估数值仿真有效性，所建立的仿真有效性评价体系有效、实用。发电机模型、负荷模型和积分步长等仿真计算因素会影响暂态稳定计算结果，从而也必然影响考虑暂态稳定约束时最大输电能力的计算。分别针对单机系统、山东电网和华北—华中—华东特高压同步互联电网，详细计算分析了发电机模型、负荷模型和积分步长等因素对输电能力计算结果的影响。计算分析表明，发电机模型对输电能力计算结果的影响明显，不同系统下发电机模型对输电能力计算结果的影响程度不等；在绝大多数情况下，详细模型得到的计算结果偏小，二阶模型下计算结果偏大；相同系统在不同故障约束下，发电机模型对输电能力计算结果的影响程度也不同；从实例仿真计算结果来看，发电机模型导致的最大偏差超过18％，不容忽视。负荷模型的选取对电网输电能力计算结果影响也较大，通常恒阻抗负荷模型更有利于系统稳定，计算得到的输电能力更大，但对于单机系统影响趋势却相反；实际电网计算中，不同负荷模型下输电能力计算结果相差最大超过25％。相对发电机、负荷模型而言，积分步长对输电能力计算结果的影响较小，且与发电机模型等其他因素密切相关，通常次暂态模型下积分步长的影响较大；大积分步长下计算结果往往偏小；对于实际系统，积分步长对输电能力的影响都较小，计算偏差通常小于1.5％，实际计算中可忽略不计。总之，模型等因素对输电能力计算结果的影响较大，在输电能力计算、方式校核、控制策略制定等工作中，采用更加符合实际情况的模型非常重要。在实际输电能力仿真评估中，应做好模型调研工作，尽可能采用符合实际的模型和可靠的计算方法，以保证计算结果的有效性。高低压电磁环网运行方式可以在稳态情况下输送更多的功率，但也存在严重的安全隐患。是否开环运行，需要正确分析不同方案对电网安全性、稳定性和运行经济性等方面的影响，以综合利弊。基于特高压-超高压电磁环网的特点，提出了一种1000kV/500kV电磁环网模糊综合评价方法，基于层次分析法建立了开环方案模糊综合评价模型，建立了由目标层、准则层和指标层构成的评价指标体系。准则层由静态安全性、暂态稳定性和运行经济性三个层面构成，每个层面又各包含两个行为指标：(1)静态安全性层面，以线路/变压器过载和节点电压越限两个行为指标来反映系统静态安全水平；(2)暂态稳定性层面，以机组间最大功角差和断面输送极限两个行为指标来反映系统暂态稳定性水平；(3)运行经济性层面，以短路电流(决定了开关设备投资)和系统网损两个行为指标来反映系统运行经济性。确定了隶属度函数以及评语集，基于模糊综合评价方法对上述指标进行了模糊评价和综合。首先对所有候选开环方案的静态安全性、暂态稳定性和运行经济性进行计算与分析，然后对各方案得到的数据进行分析评价，主要进行评价指标权重计算、模糊评价指标计算与模糊化、模糊综合评价和评价结果的输出等。在Windows环境下编制了电磁环网开环方案模糊综合评价程序。该程序与电力系统分析综合程序(PSASP)相配合，可自动读取PSASP计算结果并依据所定义指标对运行方案进行模糊综合评价。提出的模糊综合评价方法综合考虑了电网的静态安全性、暂态稳定性和运行经济性，可对电磁环网开环方案作出定量、全面、综合的评价。该方法不仅可以包含专家经验和知识，而且将定性分析与定量计算相结合，能为规划人员提供科学决策依据。针对华北—华中—华东特高压交流同步电网中的1000kV-500kV电磁环网进行了深入分析，计算了各种行为指标以及运行方式优先度指标，所得电磁环网开环方案的模糊综合评价结果与规划人员的实际分析和判断相一致，表明所提出的高低压电磁环网开环方案的模糊综合评价方法是可行的，具有实际应用价值。静止同步补偿器具有无功调节范围宽、调节速度快的特点，可用于提高受端电网电压支撑能力和电压稳定性，从而间接提高特高压电网的输电能力。在深入分析和总结STATCOM稳态和动态数学特性基础上，建立了基于功率注入法的STATCOM稳态模型和基于受控电流源的STATCOM动态模型，并在PSASP环境下通过用户自定义功能实现了这些模型。实例计算中发现，STATCOM模型参数中放大倍数K的取值会影响潮流计算的收敛特性，K过大或过小都会导致迭代次数增加。以山东电网为例对STATCOM动、稳态调压特性进行了详细分析，仿真结果表明建立的模型实用有效，STATCOM可以起到较好的动态电压支撑、强补无功和抑制电压跌落的综合效果。结合特高压接入山东电网运行的实际需要，从提高受端电压支撑能力角度研究了STATCOM对输电能力的影响，采用基于功率传输路径的电压稳定性评估方法，分析了STATCOM的作用。仿真结果表明，STATCOM能有效提高系统的动态稳定性，提高电压稳定性的效果明显。基于根据功率传输路径理论定义的局部稳定指标，确定了基本负荷水平下电网中电压稳定薄弱节点，分析了山东电网电压稳定薄弱区域，优选了STATCOM安装地点。结合电源和电网建设，可优先考虑在崂山站装设STATCOM，以便提高山东电网东送通道的功率极限和山东电网的受电能力，从而有利于提高特高压系统对山东电网的电力输送。5.期刊论文陈曦.娄素华.吴耀武.陈哲.余永泉.CHENXi.LOUSuhua.WUYaowu.CHENZhe.YUYongquan基于风险的电力系统静态安全性评