計及靜態(tài)電壓穩(wěn)定性的多目標(biāo)無功潮流優(yōu)化.pdf

1、如何保證電力系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)和可靠地運行，一直是電力工作者們致力研究的課題。然而在電力市場環(huán)境下，由于競爭機(jī)制的存在和對環(huán)境保護(hù)的考慮，現(xiàn)有的發(fā)、輸電設(shè)施被最大程度地利用著，以滿足日益增長的負(fù)荷需求，使得系統(tǒng)運行點比以往更接近穩(wěn)定極限邊界，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生較嚴(yán)重的故障時，極易誘發(fā)以電壓崩潰為特征的電網(wǎng)瓦解事故。無功潮流優(yōu)化是協(xié)調(diào)電力系統(tǒng)安全和經(jīng)濟(jì)運行的重要手段之一，但在通過調(diào)整相關(guān)無功設(shè)備來實現(xiàn)降低網(wǎng)絡(luò)有功損耗和提高系統(tǒng)電壓水平的過程中，不可避

2、免地會改變系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定裕度，如果在無功潮流優(yōu)化中考慮系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性，必然會減少電壓崩潰事故的發(fā)生。為此本文對計及靜態(tài)電壓穩(wěn)定性的多目標(biāo)無功潮流優(yōu)化進(jìn)行了相關(guān)的研究，建立了對應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，并運用免疫優(yōu)化算法求解，主要內(nèi)容包括： (1)在綜合考慮系統(tǒng)運行的網(wǎng)絡(luò)有功損耗、電壓水平和靜態(tài)電壓穩(wěn)定的前提下，建立了集安全性和經(jīng)濟(jì)性于一體的多目標(biāo)無功潮流優(yōu)化模型，分析了電壓穩(wěn)定的特征值指標(biāo)在無功潮流優(yōu)化中應(yīng)用的有效性；由于無功潮流優(yōu)化具有

3、多目標(biāo)、多控制變量、多約束條件和連續(xù)、整型變量混雜等特點，對自適應(yīng)免疫算法在電力系統(tǒng)無功潮流優(yōu)化中的應(yīng)用進(jìn)行了研究，定義和運用了局部親和力與整體親和力來評價多目標(biāo)函數(shù)的解，避免了對多目標(biāo)函數(shù)量綱處理和權(quán)重系數(shù)選取的缺點；算例驗證了所提模型的正確性和算法的可行性。 (2)關(guān)鍵節(jié)點的發(fā)電機(jī)無功備用容量多寡是衡量系統(tǒng)電壓穩(wěn)定裕度的一個重要指標(biāo)，為此建立了以提高系統(tǒng)無功備用容量和電壓水平以及減少網(wǎng)絡(luò)有功損耗為多目標(biāo)的無功潮流優(yōu)化模型。為

4、求取系統(tǒng)的無功備用容量，需要考慮發(fā)電機(jī)所處的系統(tǒng)位置和對電壓穩(wěn)定的支撐力度，定義了系統(tǒng)的無功備用分布系數(shù)，并分兩步求?。菏紫?，在定義空間電氣距離概念基礎(chǔ)上，提出了基于免疫-中心點聚類的無功/電壓控制分區(qū)算法，按照此算法對系統(tǒng)進(jìn)行分區(qū)，計算每個區(qū)域內(nèi)發(fā)電機(jī)到所在區(qū)域其它節(jié)點距離之和，以此距離和作為發(fā)電機(jī)對該區(qū)域的電壓穩(wěn)定支撐系數(shù)；然后，依據(jù)每個區(qū)域的電壓穩(wěn)定裕度計算各個區(qū)域的無功備用需求系數(shù)，從而在發(fā)電機(jī)支撐電壓穩(wěn)定系數(shù)和區(qū)域無功備用需求

5、系數(shù)的基礎(chǔ)上確定系統(tǒng)無功備用的分布系數(shù)，依此系數(shù)計算系統(tǒng)的無功備用容量。算例驗證了分區(qū)算法的正確性和在無功潮流優(yōu)化中提高系統(tǒng)無功備用容量的可行性。 (3)系統(tǒng)的可用輸電容量(ATC)既是衡量電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的重要指標(biāo)，也是引導(dǎo)資源優(yōu)化配置的關(guān)鍵市場信號之一，因此對提高系統(tǒng)ATC和電壓水平以及減少網(wǎng)絡(luò)有功損耗為多目標(biāo)的無功潮流優(yōu)化進(jìn)行了研究。在線路P-Q電壓穩(wěn)定域的基礎(chǔ)上，定義了線路潮流分布因子，并依此分布因子，提出了一種系統(tǒng)在正

6、常情況下，考慮靜態(tài)電壓穩(wěn)定和線路熱穩(wěn)定的ATC計算方法，該方法只需知道電力交易情況，且只要進(jìn)行一次潮流計算便可求出系統(tǒng)的ATC，計算量非常小，避免當(dāng)前考慮電壓穩(wěn)定約束ATC計算量大的缺點；分析了在無功潮流優(yōu)化中對系統(tǒng)ATC的影響。算例驗證了所推導(dǎo)計算ATC方法的正確性以及將提高ATC作為無功潮流優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)的可行性。 (4)在電力市場環(huán)境下，實行廠網(wǎng)分離，為激勵發(fā)電公司積極參與提供無功輔助服務(wù)，需向其支付一定的費用。電網(wǎng)公司優(yōu)化

7、系統(tǒng)運行時，在保證系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下，應(yīng)該從技術(shù)上考慮減少支付這樣的費用，于是對電力市場環(huán)境下考慮靜態(tài)電壓穩(wěn)定約束的日無功潮流優(yōu)化進(jìn)行研究。相對于靜態(tài)無功潮流優(yōu)化，日無功潮流優(yōu)化要考慮一天內(nèi)無功調(diào)節(jié)設(shè)備動作次數(shù)約束和系統(tǒng)負(fù)荷的變化。為既能顧及到設(shè)備動作次數(shù)約束，又能充分考慮各節(jié)點負(fù)荷變化，定義了系統(tǒng)的負(fù)荷綜合變化來描述系統(tǒng)負(fù)荷曲線，并對其分段，然后運用聚類的方法選擇優(yōu)化斷面，從而利用負(fù)荷分時段控制來解決設(shè)備動作次數(shù)約束，把日無功潮流優(yōu)化問