市場環(huán)境下的電力系統(tǒng)電壓安全及預防控制研究.pdf

1、電壓失穩(wěn)已經(jīng)被廣泛認為將對現(xiàn)代大型電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行構成嚴重威脅,電壓安全評價(VSA)已成為電力系統(tǒng)控制中心最重要的任務之一。在電力市場環(huán)境下,隨著跨區(qū)電能交易日益增多,電力系統(tǒng)運行條件不確定性大大增加等等,使得其運行點比以往更接近穩(wěn)定極限,從而更容易誘發(fā)電壓崩潰。因此,在解除管制的市場環(huán)境下,VSA已經(jīng)成為輸電系統(tǒng)運行機構(TSO)的核心功能之一。TSO需要對可信故障評估其電壓安全裕度,當系統(tǒng)出現(xiàn)阻塞,也即安全裕度不足,或者對特

2、定故障沒有充分的安全裕度時,'rso需要確定適當?shù)目刂拼胧┮曰謴桶踩６?。本文僅選取市場環(huán)境下有關電壓安全及預防控制的若干問題進行探討,主要工作如下: (1)基于電力系統(tǒng)微分代數(shù)模型,提出一種電壓失穩(wěn)分岔自適應追蹤方法求取電壓崩潰點,并精確地實現(xiàn)了各種設備極限,如發(fā)電機勵磁電流極限、靜止無功補償器(sVC)導通角極限等。從系統(tǒng)的基態(tài)運行點出發(fā),首先以設備極限點指導連續(xù)方法的追蹤步長,直到發(fā)現(xiàn)LIB分岔點,同時給出了LIB分岔的識

3、別條件和求解方法；當不存在設備極限點時,以自適應步長追蹤SNB分岔點,自適應步長考慮了平衡解流形的曲率。以兩個實際系統(tǒng)為例驗證了該方法的正確性和計算效率。 (2)給出一種基于微分代數(shù)模型的分岔邊界追蹤方法,用于故障情況下的電力系統(tǒng)電壓安全評價。對任意的參數(shù)變化,該方法可以更快速地估計穩(wěn)定裕度的變化,由于考慮了所有的非線性因素,從而可以比現(xiàn)有方法得到更精確的穩(wěn)定裕度,而且完全避免了P.V曲線的追蹤。該方法了提供穩(wěn)定裕度與控制參數(shù)之

4、間的非線性相關的信息,可用于控制措施排隊以及預防校正控制。該方法可用于處理支路故障、發(fā)電機故障以及多重故障。以兩個實際系統(tǒng)為例驗證了方法的正確性和計算效率。 (3)動態(tài)無功源的無功備用對系統(tǒng)故障后電壓穩(wěn)定有重要影響。本文提出一種考慮故障的無功備用評估方法,并給出有效無功備用(Effective Reactive Reserve-ERR)的概念以及用來衡量故障情況下系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定程度的無功備用安全指標(Reserve Securi

5、tyIndex-RSI)。對特定故障,各無功源的有效無功備用為故障后系統(tǒng)處于邊際穩(wěn)定狀態(tài)時的無功出力,而系統(tǒng)有效無功備用為各無功源有效無功備用的加權之和,而每個無功源的權因子可以用其無功出力對故障參數(shù)的靈敏度來表示。有效無功備用為分岔邊界追蹤的自然結果,因而無需額外的計算成本。以實際系統(tǒng)進行仿真分析并給出了幾點結論。 (4)基于電力市場集中交易模式,提出一種功率注入控制方法(Power InjectionControl Meth

6、od-PICM),用于統(tǒng)一求解電壓穩(wěn)定及熱穩(wěn)定預防控制問題以消除網(wǎng)絡阻塞,該方法以功率注入為控制手段,并針對安全恢復和安全裕度恢復兩種安全標準。該方法的核心為電壓穩(wěn)定及熱穩(wěn)定恢復或者電壓穩(wěn)定及熱穩(wěn)定裕度恢復對功率注入的靈敏度，并將這些靈敏度以線性化安全約束的形式加入各種優(yōu)化目標，如L<,1>范數(shù)和L<,2>范數(shù)目標。以實際系統(tǒng)為例驗證了方法的有效性，并比較了以及L<,1>范數(shù)目標與L<,2>范數(shù)目標的異同。需要說明的是，該方法同樣適用于

7、求解管制模式下的阻塞管理問題。 (5)基于電力市場雙邊交易模式，提出一種交易控制方法(Transaction ControlMethod-TCM)，用來統(tǒng)一求解電壓穩(wěn)定及熱穩(wěn)定預防控制問題以消除網(wǎng)絡阻塞，并針對安全恢復和安全裕度恢復兩種安全標準。該方法的核心為電壓穩(wěn)定及熱穩(wěn)定恢復或者電壓穩(wěn)定及熱穩(wěn)定裕度恢復對交易的靈敏度，并將這些靈敏度以線性化安全約束的形式加入各種優(yōu)化目標，如L<,1>范數(shù)和L<,2>范數(shù)目標。同樣，以實際系統(tǒng)

8、為例驗證了方法的有效性，并比較了L<,1>范數(shù)目標與L<,2>范數(shù)目標，以及功率注入控制法與交易控制法的不同。 (6)提出一種考慮故障的，電壓穩(wěn)定及熱穩(wěn)定約束的多交易并行可用傳輸容量評估方法，分別以L<,1>范數(shù)與L<,π>范數(shù)為優(yōu)化目標，前者致力于最大化傳輸容量，而后者則致力于在各個交易之間相對公平地分配傳輸容量。通過數(shù)值仿真比較并分析了并行傳輸與非并行傳輸?shù)牟煌?，以及L<,1>范數(shù)目標與L<,π>范數(shù)目標對ATC值的影響。