基于風險的電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定評估與協調控制問題研究.pdf

1、保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行一直是電力工作者們研究的重要內容，其對國家經濟發(fā)展和人民日常生活具有重要意義。近年來隨著新能源的大規(guī)模接入和極端氣象災害的頻繁發(fā)生，關于電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定不確定性的研究正逐漸引起學術界的重視。相對于確定性方法，基于風險的分析方法綜合考慮了各種擾動發(fā)生的概率和嚴重程度，不但能夠客觀、全面地評估電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定水平，并且通過基于風險的優(yōu)化控制可以實現電力系統(tǒng)經濟性與安全穩(wěn)定性的協調。本文將基于風險的分析方法引入到電

2、力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定評估與協調控制問題中，在基于風險的暫態(tài)穩(wěn)定評估、暫態(tài)穩(wěn)定預防與緊急協調控制和低頻減載(Under Frequency Load Shedding，UFLS)3個方面進行了一定的研究。
　　第一，在基于風險的電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定評估方面，為了分析災害天氣對電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定水平的影響，提出了一種臺風天氣條件下的電網暫態(tài)穩(wěn)定風險評估方法。該方法通過建立臺風天氣條件下的輸電線路故障率模型，得到未來短期內輸電線路發(fā)生故障的概率。

3、對于故障后不滿足暫態(tài)穩(wěn)定約束或靜態(tài)安全約束的情況，建立了以切機切負荷為控制措施的緊急控制優(yōu)化模型，并以最小緊急控制成本作為故障嚴重程度的量化指標。通過新英格蘭10機39節(jié)點系統(tǒng)算例驗證了所提風險評估方法的有效性。
　　第二，在基于風險的暫態(tài)穩(wěn)定預防和緊急協調控制方面，指出該協調控制屬于大規(guī)模的混合整數非線性優(yōu)化問題，其優(yōu)化求解具有一定的挑戰(zhàn)。本文分別從優(yōu)化問題分解和優(yōu)化問題轉化的角度提出了求解該協調控制問題的兩種新方法:
　

4、　1)從優(yōu)化問題分解的角度，提出了基于暫態(tài)安全風險指標的協調控制問題求解方法。該方法定義了一個系統(tǒng)暫態(tài)安全風險指標，并將其作為約束引入到協調控制問題中，進而將該問題分解為相對容易求解的暫態(tài)安全風險約束預防控制子問題和后續(xù)各故障下的暫態(tài)穩(wěn)定約束緊急控制子問題。在此基礎上建立了一個二層優(yōu)化模型，其中上層通過引入風險協調參數來調整系統(tǒng)暫態(tài)安全風險約束的門檻值，進而改變下層預防控制子問題和后續(xù)各緊急控制子問題的最優(yōu)解，以優(yōu)化協調控制總成本。提出

5、了一種黃金分割法和逐次線性規(guī)劃法相結合的混合方法求解該二層優(yōu)化模型。通過新英格蘭10機39節(jié)點系統(tǒng)和一個實際系統(tǒng)算例驗證了所提方法的有效性，并分析了風險協調參數與預防控制成本和緊急控制總期望成本之間的關系。
　　2)從優(yōu)化問題轉化的角度，提出了求解協調控制問題的連續(xù)化方法。通過引入非線性互補函數，將離散的緊急控制變量轉化為等價的連續(xù)變量，從而將協調控制問題轉化為一般的非線性優(yōu)化問題，并采用逐次線性規(guī)劃法求解轉化后的優(yōu)化問題。在迭代

6、求解過程中，針對預防控制變量和緊急控制變量之間的耦合關系，進一步引入Benders分解算法以加快線性優(yōu)化模型的求解速度。最后通過新英格蘭10機39節(jié)點系統(tǒng)算例驗證了所提方法的有效性。
　　第三，在基于風險的UFLS參數優(yōu)化方面，指出UFLS的切負荷量和系統(tǒng)頻率的暫態(tài)過程有著緊密聯系，在傳統(tǒng)的控制代價最小模型基礎上，提出了一種協調切負荷量和暫態(tài)頻率恢復性能的綜合性價比優(yōu)化模型，同時考慮了各種預設場景的風險概率因素。在采用改進差分進化