基于特征值優(yōu)化理論的小干擾穩(wěn)定約束最優(yōu)潮流研究.pdf

1、現(xiàn)代電力系統(tǒng)互聯(lián)規(guī)模日益擴(kuò)大，系統(tǒng)間低頻振蕩時(shí)有發(fā)生，小干擾穩(wěn)定問題日趨突出，對(duì)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來了致命的影響。電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS等阻尼控制裝置雖可有效地抑制振蕩，但不能確保低頻振蕩就此消失。因此在節(jié)能調(diào)度的同時(shí)，運(yùn)行人員十分期望系統(tǒng)的運(yùn)行預(yù)留一定的穩(wěn)定裕度，緊急情況下，能通過調(diào)整機(jī)組出力的方式，消除低頻振蕩，避免系統(tǒng)瓦解。為此，小干擾穩(wěn)定約束最優(yōu)潮流應(yīng)運(yùn)而生，作為發(fā)電調(diào)度的有力工具它將系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和安全性有機(jī)地結(jié)合，是抑制低

2、頻振蕩的重要補(bǔ)充，相關(guān)研究正引起各國研究人員的廣泛興趣。
　　 由于系統(tǒng)狀態(tài)矩陣譜橫坐標(biāo)函數(shù)的隱式特征和非李普希茨特性，小干擾穩(wěn)定約束最優(yōu)潮流的建模異常困難，實(shí)際上這一問題的數(shù)學(xué)本質(zhì)是特征值優(yōu)化問題。隨著半定規(guī)劃和現(xiàn)代內(nèi)點(diǎn)理論的發(fā)展，特征值優(yōu)化理論日趨成熟，已在多個(gè)領(lǐng)域有著成功的應(yīng)用。
　　 基于特征值優(yōu)化理論，本文提出了一種小干擾穩(wěn)定約束最優(yōu)潮流的非線性半定規(guī)劃模型和算法。所提方法是利用特征值優(yōu)化理論，解決電力系統(tǒng)的小

3、干擾穩(wěn)定問題的有益嘗試，具有重要的理論和實(shí)用價(jià)值。主要研究成果如下:
　　 1.提出了一種小干擾穩(wěn)定約束最優(yōu)潮流的非線性半定規(guī)劃模型，它借助于李雅譜諾夫定理引入正定約束來表達(dá)小干擾穩(wěn)定，是原問題的精確表達(dá)，避免了滿足小干擾穩(wěn)定而帶來的不必要經(jīng)濟(jì)代價(jià)。同時(shí)，將非對(duì)稱矩陣的特征值優(yōu)化問題轉(zhuǎn)換為對(duì)稱矩陣的半定規(guī)劃問題，克服了靈敏度算法中由于譜橫坐標(biāo)函數(shù)的非李普希茨特性引起的迭代振蕩問題。
　　 2.提出了一種將半定約束等價(jià)轉(zhuǎn)換

4、為光滑、凹、非線性約束的方法。所提轉(zhuǎn)換方法將半定規(guī)劃中半定約束轉(zhuǎn)換為非線性約束后，整個(gè)模型變?yōu)榉蔷€性規(guī)劃模型，從而可以利用高效的現(xiàn)代內(nèi)點(diǎn)算法求解。
　　 3.通過選擇控制器參數(shù)為變量，提出了阻尼控制器協(xié)調(diào)優(yōu)化的非線性半定規(guī)劃模型，它可以分別或同時(shí)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)PSS、FACTS參數(shù)進(jìn)行協(xié)調(diào)優(yōu)化。在建立模型時(shí)還可考慮多種運(yùn)行方式，使模型解適應(yīng)更大的運(yùn)行范圍，更具魯棒性。
　　 全文分為六章，歸納如下:
　　 第一章，介紹

5、了小干擾穩(wěn)定約束最優(yōu)潮流問題的研究背景，回顧了國內(nèi)外相關(guān)研究現(xiàn)狀，指出了各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)，闡述了建立小干擾穩(wěn)定約束最優(yōu)潮流精確模型的動(dòng)機(jī)。
　　 第二章，分別介紹了常規(guī)最優(yōu)潮流問題和及其現(xiàn)代內(nèi)點(diǎn)算法，回顧了電力系統(tǒng)多機(jī)動(dòng)態(tài)模型及小干擾穩(wěn)定分析問題的數(shù)學(xué)模型。分析了最優(yōu)潮流問題和小干擾穩(wěn)定分析問題的聯(lián)系，指出研究小干擾穩(wěn)定約束最優(yōu)潮流問題的難點(diǎn)，為后續(xù)章節(jié)的展開奠定基礎(chǔ)。
　　 第三章，詳細(xì)論述了特征值優(yōu)化理論，包括其發(fā)展

6、歷史，介紹了線性半定規(guī)劃模型、非線性半定規(guī)劃模型以及求解算法，為后續(xù)章節(jié)提出的數(shù)學(xué)模型作理論準(zhǔn)備。
　　 第四章，討論了小干擾穩(wěn)定約束最優(yōu)潮流問題，提出了這一問題的非線性半定規(guī)劃模型，并采用模型轉(zhuǎn)換的方法將非線性半定規(guī)劃模型精確轉(zhuǎn)換為非線性規(guī)劃模型，用現(xiàn)代內(nèi)點(diǎn)法求解。同時(shí)還對(duì)WSCC3機(jī)9節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)、Kundur4機(jī)10節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)和IEEE5機(jī)14節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)進(jìn)行了仿真計(jì)算和分析，驗(yàn)證了模型的有效性和算法的正確性及魯棒性。