市場(chǎng)環(huán)境下的電力系統(tǒng)電壓安全及預(yù)防控制研究.pdf

1、電壓失穩(wěn)已經(jīng)被廣泛認(rèn)為將對(duì)現(xiàn)代大型電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行構(gòu)成嚴(yán)重威脅,電壓安全評(píng)價(jià)(VSA)已成為電力系統(tǒng)控制中心最重要的任務(wù)之一。在電力市場(chǎng)環(huán)境下,隨著跨區(qū)電能交易日益增多,電力系統(tǒng)運(yùn)行條件不確定性大大增加等等,使得其運(yùn)行點(diǎn)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(chǎng)環(huán)境下,VSA已經(jīng)成為輸電系統(tǒng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)(TSO)的核心功能之一。TSO需要對(duì)可信故障評(píng)估其電壓安全裕度,當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)阻塞,也即安全裕度不足,或者對(duì)特

2、定故障沒(méi)有充分的安全裕度時(shí),'rso需要確定適當(dāng)?shù)目刂拼胧┮曰謴?fù)安全裕度。本文僅選取市場(chǎng)環(huán)境下有關(guān)電壓安全及預(yù)防控制的若干問(wèn)題進(jìn)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(yīng)追蹤方法求取電壓崩潰點(diǎn),并精確地實(shí)現(xiàn)了各種設(shè)備極限,如發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流極限、靜止無(wú)功補(bǔ)償器(sVC)導(dǎo)通角極限等。從系統(tǒng)的基態(tài)運(yùn)行點(diǎn)出發(fā),首先以設(shè)備極限點(diǎn)指導(dǎo)連續(xù)方法的追蹤步長(zhǎng),直到發(fā)現(xiàn)LIB分岔點(diǎn),同時(shí)給出了LIB分岔的識(shí)

3、別條件和求解方法；當(dāng)不存在設(shè)備極限點(diǎn)時(shí),以自適應(yīng)步長(zhǎng)追蹤SNB分岔點(diǎn),自適應(yīng)步長(zhǎng)考慮了平衡解流形的曲率。以兩個(gè)實(shí)際系統(tǒng)為例驗(yàn)證了該方法的正確性和計(jì)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(píng)價(jià)。對(duì)任意的參數(shù)變化,該方法可以更快速地估計(jì)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(guān)的信息,可用于控制措施排隊(duì)以及預(yù)防校正控制。該方法可用于處理支路故障、發(fā)電機(jī)故障以及多重故障。以兩個(gè)實(shí)際系統(tǒng)為例驗(yàn)證了方法的正確性和計(jì)算效率。 (3)動(dòng)態(tài)無(wú)功源的無(wú)功備用對(duì)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(wú)功備用評(píng)估方法,并給出有效無(wú)功備用(Effective Reactive Reserve-ERR)的概念以及用來(lái)衡量故障情況下系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定程度的無(wú)功備用安全指標(biāo)(Reserve Securi

5、tyIndex-RSI)。對(duì)特定故障,各無(wú)功源的有效無(wú)功備用為故障后系統(tǒng)處于邊際穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的無(wú)功出力,而系統(tǒng)有效無(wú)功備用為各無(wú)功源有效無(wú)功備用的加權(quán)之和,而每個(gè)無(wú)功源的權(quán)因子可以用其無(wú)功出力對(duì)故障參數(shù)的靈敏度來(lái)表示。有效無(wú)功備用為分岔邊界追蹤的自然結(jié)果,因而無(wú)需額外的計(jì)算成本。以實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析并給出了幾點(diǎn)結(jié)論。 (4)基于電力市場(chǎng)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(yù)防控制問(wèn)題以消除網(wǎng)絡(luò)阻塞,該方法以功率注入為控制手段,并針對(duì)安全恢復(fù)和安全裕度恢復(fù)兩種安全標(biāo)準(zhǔn)。該方法的核心為電壓穩(wěn)定及熱穩(wěn)定恢復(fù)或者電壓穩(wěn)定及熱穩(wěn)定裕度恢復(fù)對(duì)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(biāo)，如L<,1>范數(shù)和L<,2>范數(shù)目標(biāo)。以實(shí)際系統(tǒng)為例驗(yàn)證了方法的有效性，并比較了以及L<,1>范數(shù)目標(biāo)與L<,2>范數(shù)目標(biāo)的異同。需要說(shuō)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(wèn)題。 (5)基于電力市場(chǎng)雙邊交易模式，提出一種交易控制方法(Transaction ControlMethod-TCM)，用來(lái)統(tǒng)一求解電壓穩(wěn)定及熱穩(wěn)定預(yù)防控制問(wèn)題以消除網(wǎng)絡(luò)阻塞，并針對(duì)安全恢復(fù)和安全裕度恢復(fù)兩種安全標(biāo)準(zhǔn)。該方法的核心為電壓穩(wěn)定及熱穩(wěn)定恢復(fù)或者電壓穩(wěn)定及熱穩(wěn)定裕度恢復(fù)對(duì)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(biāo)，如L<,1>范數(shù)和L<,2>范數(shù)目標(biāo)。同樣，以實(shí)際系統(tǒng)

8、為例驗(yàn)證了方法的有效性，并比較了L<,1>范數(shù)目標(biāo)與L<,2>范數(shù)目標(biāo)，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(píng)估方法，分別以L<,1>范數(shù)與L<,π>范數(shù)為優(yōu)化目標(biāo)，前者致力于最大化傳輸容量，而后者則致力于在各個(gè)交易之間相對(duì)公平地分配傳輸容量。通過(guò)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(biāo)與L<,π>范數(shù)目標(biāo)對(duì)ATC值的影響。