電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性及無功優(yōu)化研究.pdf

1、近年來隨著我國(guó)城市建設(shè)的迅速發(fā)展，用電負(fù)荷需求量不斷增大，并且對(duì)電能質(zhì)量、供電可靠性的要求也不斷提高，現(xiàn)有城網(wǎng)已經(jīng)不能充分滿足各方面的要求。同時(shí)電力系統(tǒng)也正在向大電網(wǎng)、高電壓和遠(yuǎn)距離輸電發(fā)展，這對(duì)合理利用能源、提高經(jīng)濟(jì)效益具有重要的意義，但同時(shí)也給電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行帶來了一些新的問題。這些問題的出現(xiàn)使得廣大電力研究人員和運(yùn)行人員對(duì)電力系統(tǒng)的無功優(yōu)化、安全穩(wěn)定運(yùn)行進(jìn)行更深入的研究。電壓失穩(wěn)是近代電力系統(tǒng)研究的重要課題之一，其研究大大豐富了

2、電力系統(tǒng)穩(wěn)定的內(nèi)涵。運(yùn)行在接近極限狀態(tài)下的現(xiàn)代電力系統(tǒng)很容易出現(xiàn)電壓失穩(wěn)事故，因此，在無功優(yōu)化中考慮電壓的穩(wěn)定性顯得尤為必要。此外，考慮到無功優(yōu)化的研究會(huì)受到其自身發(fā)展、環(huán)境變化及社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展等因素的影響,本文根據(jù)實(shí)際問題，針對(duì)基于靜態(tài)電壓穩(wěn)定的無功運(yùn)行規(guī)劃問題做了一些研究工作。 本文首先綜合分析了課題的相關(guān)知識(shí)背景，包括電壓穩(wěn)定研究的意義及其發(fā)展過程、無功優(yōu)化的研究現(xiàn)狀、考慮靜態(tài)電壓穩(wěn)定的無功優(yōu)化研究、運(yùn)用無功補(bǔ)償手段提高電壓

3、穩(wěn)定性等。本文在回顧和歸納現(xiàn)有的電壓穩(wěn)定分析理論的基礎(chǔ)上，主要討論了三方面的問題：靜態(tài)電壓穩(wěn)定、動(dòng)態(tài)電壓穩(wěn)定以及兩者間的關(guān)系。電力系統(tǒng)的無功優(yōu)化是找到運(yùn)行狀態(tài)下電力系統(tǒng)安全性和經(jīng)濟(jì)性的平衡點(diǎn)的有效手段，傳統(tǒng)的無功優(yōu)化僅僅在保證電壓合格率的情況下提高電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，而研究表明系統(tǒng)在靜態(tài)電壓穩(wěn)定極限點(diǎn)處，仍然能維持較高的電壓水平，所以研究和分析了無功優(yōu)化模型及各種算法的優(yōu)點(diǎn)和存在的問題,針對(duì)電力系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行情況，提出了考慮電壓穩(wěn)定約束的

4、無功優(yōu)化模型，這個(gè)模型以電壓穩(wěn)定分析為基礎(chǔ)，把靜態(tài)電壓穩(wěn)定的裕度指標(biāo)和狀態(tài)指標(biāo)相結(jié)合加入到無功優(yōu)化中。 針對(duì)各種無功優(yōu)化模型，人們研究出了多種求解方法，這些方法可以分為兩大類：數(shù)學(xué)優(yōu)化方法和現(xiàn)代啟發(fā)式方法。本文提出利用現(xiàn)代啟發(fā)式方法中的粒子群優(yōu)化算法（PSO）來解算無功優(yōu)化問題。同遺傳算法、蟻群優(yōu)化等大多數(shù)調(diào)優(yōu)計(jì)算方法一樣，PSO也是一種基于群體的優(yōu)化方法，其原理簡(jiǎn)單、易于執(zhí)行且計(jì)算速度比較快。仿真結(jié)果表明，該算法收斂效果良好。

5、結(jié)合前面提出了考慮電壓穩(wěn)定無功優(yōu)化模型，本文采用了PSO算法來求解仿真算例，計(jì)算結(jié)果表明這種模型的可行性，能有效的在保證電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定基礎(chǔ)上降低電網(wǎng)的損耗。 另外本文研究了實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的潮流計(jì)算和電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)仿真分析即時(shí)域仿真法。應(yīng)用新的仿真工具箱PSAT對(duì)實(shí)際電網(wǎng)模型進(jìn)行了測(cè)試，得出該仿真工具相對(duì)于其它仿真工具有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便、易于拓展的特點(diǎn)。 提高電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定水平，防止電壓崩潰事故的發(fā)生是電力系統(tǒng)安全運(yùn)行必須考慮的問題，

6、柔性交流輸電系統(tǒng)（FACTS）作為電力系統(tǒng)中的一種新興技術(shù)，由于具有快速靈活的控制能力，對(duì)電力系統(tǒng)的高效柔性運(yùn)行以及防止電壓崩潰有重要的作用，在電壓穩(wěn)定控制中越來越得到重視。FACTS已經(jīng)成為各國(guó)電力界研究的熱點(diǎn)，可控串聯(lián)電容補(bǔ)償（TCSC）是FACTS家族中的重要成員，研究TCSC對(duì)電力系統(tǒng)的作用是很有必要的。在對(duì)FACTS設(shè)備中應(yīng)用最普遍的TCSC的模型和基本電路特性進(jìn)行研究分析的基礎(chǔ)上，利用MATLAB程序和MATLAB中的PSA