電力系統(tǒng)一次調(diào)節(jié)潮流議程及其相關(guān)應(yīng)用研究.pdf

1、在一些諸如需要準(zhǔn)確預(yù)知故障后潮流分布以預(yù)警系統(tǒng)是否安全并給出控制措施的場(chǎng)合,有時(shí)僅需根據(jù)故障后的穩(wěn)態(tài)信息就能夠提示系統(tǒng)的基本運(yùn)行行為,據(jù)此就能及早地準(zhǔn)備應(yīng)對(duì)措施以防患于未然,也就能做到“心中有數(shù)”,這對(duì)于確保電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定可靠供電意義重大。本文從準(zhǔn)確描述電力系統(tǒng)的實(shí)際調(diào)節(jié)特性出發(fā),注意到發(fā)電機(jī)組的一次有差特性,將其靜態(tài)調(diào)節(jié)特性方程與網(wǎng)絡(luò)約束方程聯(lián)立,建立了一次調(diào)節(jié)潮流方程。并以此潮流方程為基礎(chǔ)與核心,著重對(duì)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行分析進(jìn)行了研究與探

2、討,建立了適用于穩(wěn)態(tài)運(yùn)行分析的潮流計(jì)算新模型、靈敏度分析新方法、最優(yōu)潮流新模型,可有效解決諸如故障后潮流、孤島電網(wǎng)潮流、最優(yōu)潮流控制及最優(yōu)運(yùn)行方式設(shè)計(jì)等工程問(wèn)題。進(jìn)一步拓展電力系統(tǒng)分析的內(nèi)涵與外延,豐富電力系統(tǒng)研究的內(nèi)容。主要研究成果如下:
　　 1)基于穩(wěn)態(tài)運(yùn)行階段潮流分析的需要,以及電力系統(tǒng)實(shí)際調(diào)節(jié)的特點(diǎn),建立了適用于運(yùn)行階段潮流分析的數(shù)學(xué)模型——計(jì)及機(jī)組靜態(tài)調(diào)節(jié)特性的潮流模型,提出了以更為簡(jiǎn)潔的PGIQG、PGQG形式描述

3、機(jī)組靜態(tài)特性的潮流方程。為減少計(jì)算量,采用分塊牛頓降維算法求解。對(duì)模型中存在的幾個(gè)特殊問(wèn)題——機(jī)組參數(shù)的越界處理、模型的變體與簡(jiǎn)化以及退化等進(jìn)行深入分析。以IEEE30節(jié)點(diǎn)測(cè)試系統(tǒng)為例,把該模型應(yīng)用于切機(jī)、切負(fù)荷、解列電網(wǎng)、二次調(diào)節(jié)等基本物理現(xiàn)象的模擬,結(jié)果表明該模型的實(shí)際意義,有效解決了故障后階段的潮流計(jì)算問(wèn)題。該潮流模型物理意義清晰、數(shù)學(xué)形式嚴(yán)密,是潮流方程的一般形式,為深入分析電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)問(wèn)題提供了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)哪Ｐ推脚_(tái)。
　　

4、2)把全導(dǎo)數(shù)靈敏度技術(shù)嚴(yán)謹(jǐn)而科學(xué)地引進(jìn)電力系統(tǒng)分析,提出電力系統(tǒng)靈敏度分析的新方法——全導(dǎo)數(shù)靈敏度分析方法,以解決因電氣量相關(guān)性造成的目前靈敏度方法結(jié)果的不精確問(wèn)題。在指出電氣量不宜作為多元函數(shù)分析的自變量的基礎(chǔ)上,把電力系統(tǒng)分析的變量類型重新劃分為:獨(dú)立控制變量和電氣量。利用計(jì)及機(jī)組靜態(tài)調(diào)節(jié)特性的潮流模型在給定運(yùn)行點(diǎn)的雅克比逆矩陣可以方便地計(jì)算狀態(tài)電氣量的全導(dǎo)數(shù)靈敏度指標(biāo);基于復(fù)合函數(shù)求導(dǎo)法則,輸出電氣量的全導(dǎo)數(shù)指標(biāo)最終可表示成狀態(tài)電

5、氣量全導(dǎo)數(shù)靈敏度指標(biāo)的代數(shù)和形式,經(jīng)簡(jiǎn)單代數(shù)運(yùn)算即可得出。采用全導(dǎo)數(shù)靈敏度指標(biāo)可以精確分析控制變量的變化對(duì)電氣量的影響,為電力系統(tǒng)的調(diào)度決策提供準(zhǔn)確可靠依據(jù),具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值和工程應(yīng)用價(jià)值。最后,以5節(jié)點(diǎn)測(cè)試系統(tǒng)為例,給出了全導(dǎo)數(shù)靈敏度指標(biāo)計(jì)算及其指導(dǎo)電網(wǎng)運(yùn)行的重要價(jià)值。
　　 3)引入“靜態(tài)頻率控制”的概念,并歸納其基本特點(diǎn)和基本原則,提出基于優(yōu)化理論的靜態(tài)頻率控制方法,分別建立最優(yōu)二次調(diào)節(jié)靜態(tài)頻率控制模型和最優(yōu)切負(fù)荷靜態(tài)頻

6、率控制模型。二者分別以發(fā)電成本最小和切負(fù)荷量最小為目標(biāo)函數(shù),在約束中嵌入控制目標(biāo)(即系統(tǒng)終點(diǎn)頻率),并詳細(xì)計(jì)及負(fù)荷的頻率電壓調(diào)節(jié)效應(yīng),采用非線性原對(duì)偶內(nèi)點(diǎn)算法求解,在實(shí)現(xiàn)終點(diǎn)頻率控制目標(biāo)且滿足各種運(yùn)行約束的同時(shí),也分別實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的最優(yōu)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和確定出最優(yōu)的切負(fù)荷地點(diǎn)及切負(fù)荷量。仿真結(jié)果驗(yàn)證了模型的正確性。在此基礎(chǔ)上,分析了負(fù)荷特性對(duì)發(fā)電成本、切負(fù)荷位置及容量和切負(fù)荷總量的影響。
　　 4)將最優(yōu)潮流與電力系統(tǒng)頻率質(zhì)量相結(jié)合,建立

7、計(jì)及頻率質(zhì)量約束的最優(yōu)潮流模型。該模型在優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)強(qiáng)調(diào)發(fā)生嚴(yán)重?cái)_動(dòng)引起發(fā)電和負(fù)荷需求出現(xiàn)大的不平衡后,系統(tǒng)僅靠機(jī)組的一次調(diào)節(jié)特性和負(fù)荷的頻率電壓調(diào)節(jié)效應(yīng)來(lái)維持頻率質(zhì)量的能力,可在一定程度上防范系統(tǒng)發(fā)生頻率失穩(wěn)或崩潰。為反映當(dāng)前系統(tǒng)還能承受的嚴(yán)重?cái)_動(dòng)程度,引入“最大頻率裕度”的概念,并基于優(yōu)化理論建立一種確定“最大頻率裕度”的非線性規(guī)劃模型。最后,以IEEE30節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)為例驗(yàn)證模型的有效性和合理性。在此基礎(chǔ)上,分析了頻率質(zhì)量約束、擾動(dòng)