多維鞍結(jié)分岔及其在電壓穩(wěn)定研究中的應(yīng)用.pdf

1、隨著可再生能源發(fā)電大規(guī)模接入電網(wǎng)，各種復(fù)雜多變的電力負(fù)荷和控制裝置投入運(yùn)行，電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)變得越來越復(fù)雜，并且由于備用容量不足、環(huán)保要求等原因，使得電網(wǎng)越來越接近于穩(wěn)定運(yùn)行極限，系統(tǒng)的穩(wěn)定問題變得越來越突出。因此，對于系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性分析的要求就更加迫切。電壓穩(wěn)定分析是電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析的一個(gè)重要方面，傳統(tǒng)的電壓穩(wěn)定分析是以節(jié)點(diǎn)電壓方程為基礎(chǔ)的，因?yàn)槠渚W(wǎng)絡(luò)方程簡單，物理意義明確等特點(diǎn)而一直沿用至今。但是由于節(jié)點(diǎn)電壓之間的相互關(guān)聯(lián)性，很難

2、得到平衡解曲線的顯式表達(dá)式，也就無法直觀得到電壓穩(wěn)定的邊界條件，并利用其對系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性進(jìn)行分析。因此，需要提出新的方法來更加全面、深刻地揭示系統(tǒng)運(yùn)行的特性。用于研究非線性系統(tǒng)的分岔理論為我們提供了一種解決上述問題的途徑。
　　本論文通過引入支路電流完成了電力系統(tǒng)平衡解曲線的顯式表達(dá)，應(yīng)用分岔理論對一維及多維和滿維鞍結(jié)分岔點(diǎn)及其特征值分析、負(fù)荷優(yōu)化調(diào)整和電壓崩潰評估等問題進(jìn)行研究。主要研究內(nèi)容可概括為以下幾個(gè)方面：
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3、、在傳統(tǒng)電力網(wǎng)絡(luò)方程的基礎(chǔ)上將支路電流和節(jié)點(diǎn)電壓作為變量形成了混合的電力網(wǎng)絡(luò)方程，進(jìn)而提出了由支路電流和節(jié)點(diǎn)功率表示的節(jié)點(diǎn)電壓的平衡解曲線顯式表達(dá)式以及潮流方程的可解性條件（即不穩(wěn)定圓），同時(shí)研究了退化節(jié)點(diǎn)以及不同負(fù)荷模型對方程解的數(shù)量帶來的影響。
　　2、由平衡解曲線推導(dǎo)出電力網(wǎng)絡(luò)鞍結(jié)分岔特征方程，即鞍結(jié)分岔點(diǎn)的邊界條件，并進(jìn)行雅可比矩陣的特征值分析，證明其鞍結(jié)分岔點(diǎn)的特性。進(jìn)而提出一維、n維和滿維鞍結(jié)分岔點(diǎn)，證明滿維鞍結(jié)分岔點(diǎn)

4、是最近的鞍結(jié)分岔點(diǎn)，代表了電力系統(tǒng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定的邊界。
　　3、應(yīng)用提出的混合電力網(wǎng)絡(luò)方程對系統(tǒng)無功優(yōu)化進(jìn)行研究。建立以支路電流表達(dá)的網(wǎng)損最小優(yōu)化目標(biāo)和無功、電壓等約束條件的優(yōu)化模型，為降低問題求解的復(fù)雜度和方程組的維數(shù)，對形成的增廣拉格朗日函數(shù)進(jìn)行分解，分解為兩個(gè)子問題，其中一個(gè)采用Kuhn-Tucker條件求解，而另外一個(gè)是線性方程組，以提高計(jì)算效率。
　　4、PQ-PV節(jié)點(diǎn)相互轉(zhuǎn)換過程中涉及的主要研究內(nèi)容是判斷先發(fā)生了

5、鞍結(jié)分岔還是極限誘導(dǎo)分岔，本文基于平衡解曲線中解的存在條件，研究節(jié)點(diǎn)在轉(zhuǎn)換過程中電壓穩(wěn)定的臨界點(diǎn)特征方程和失穩(wěn)判據(jù)，為判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性提供依據(jù)。
　　5、通過對混合電力網(wǎng)絡(luò)方程的分析，得到靜態(tài)電壓穩(wěn)定臨界點(diǎn)條件，確定電壓穩(wěn)定臨界點(diǎn)，進(jìn)而定義電壓崩潰點(diǎn)評估指標(biāo)，代表了各節(jié)點(diǎn)接近鞍結(jié)分岔點(diǎn)的程度。應(yīng)用此崩潰點(diǎn)評估指標(biāo)，可以對鄰近鞍結(jié)分岔點(diǎn)的雅可比矩陣特征值進(jìn)行評估和計(jì)算，分析雅可比矩陣特征值的變化規(guī)律。
　　6、最小負(fù)荷裕度代表了

6、電力系統(tǒng)當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)與穩(wěn)定邊界的距離。本文在分析電壓不穩(wěn)定圓的邊界條件基礎(chǔ)上，從幾何角度研究代表最小負(fù)荷裕度的距離方程，進(jìn)而形成由電力網(wǎng)絡(luò)方程、鞍結(jié)分岔特征方程和最小負(fù)荷裕度距離方程組成的最小負(fù)荷裕度的求解模型。
　　7、對于重負(fù)荷下潮流計(jì)算不收斂問題，需要對系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。本文建立了以歐氏距離為優(yōu)化目標(biāo)，以有功與無功功率以及電壓和鞍結(jié)分岔特征方程為約束條件的擴(kuò)展拉格朗日方程，采用非線性規(guī)劃方法求解，得到節(jié)點(diǎn)負(fù)荷的最近調(diào)整方