電力系統(tǒng)靜態(tài)和動態(tài)無功電源優(yōu)化配置方法.pdf

1、能源分布的不均衡、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的電能匱乏使得能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展成為必然趨勢。區(qū)域電網(wǎng)間的互聯(lián)在提高供電可靠性、提高發(fā)電設(shè)備利用率、提高系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性等方面具有諸多優(yōu)勢。但是一旦骨干連接線路發(fā)生故障，可能引起互聯(lián)區(qū)域的母線電壓降低，甚至引發(fā)電壓崩潰，最終造成大面積停電事故。近幾年迅速發(fā)展的無功電源可以在線路發(fā)生故障后快速地提供大量無功功率、提高電壓水平、降低系統(tǒng)損耗，并且應(yīng)用的電壓等級越來越高。但由于無功電源造價昂貴，不可能全面配置，因此對

2、電力系統(tǒng)無功電源的優(yōu)化配置問題進(jìn)行研究，不僅具有理論意義，對電力系統(tǒng)的實際運(yùn)行也具有重大意義。
　　本文研究的具體問題是從電力系統(tǒng)安全性的角度出發(fā)，對電力系統(tǒng)進(jìn)行靜態(tài)和動態(tài)無功電源優(yōu)化配置，使系統(tǒng)能夠抵御危及電壓安全的嚴(yán)重故障的威脅。針對大規(guī)模復(fù)雜電網(wǎng)進(jìn)行無功電源優(yōu)化配置前，要對研究對象做一些合理的簡化，以減少計算時間和計算量。本文采用預(yù)想事故分析的方法，分別提出靜態(tài)和動態(tài)的事故嚴(yán)重性指標(biāo)及母線脆弱性指標(biāo)來篩選出系統(tǒng)的嚴(yán)重故障集及

3、脆弱母線集，在動態(tài)事故分析綜合中考慮了母線電壓的跌落程度、低電壓持續(xù)時間和電壓恢復(fù)時間。然后，采用靈敏度分析的方法計算了節(jié)點的靜態(tài)和動態(tài)電壓/無功靈敏度，通過對靈敏度指標(biāo)排序確定了系統(tǒng)中各節(jié)點補(bǔ)償效果的優(yōu)劣，進(jìn)而確定了無功電源的預(yù)選補(bǔ)償區(qū)域。
　　在獲得系統(tǒng)嚴(yán)重故障集和預(yù)選補(bǔ)償區(qū)域的基礎(chǔ)上，分別進(jìn)行靜態(tài)和動態(tài)無功優(yōu)化求解無功電源的最佳補(bǔ)償容量。在靜態(tài)無功電源優(yōu)化配置過程中，從經(jīng)濟(jì)性的角度以電容器投資最小為目標(biāo)函數(shù)。對嚴(yán)重故障的進(jìn)一

4、步簡化是靜態(tài)優(yōu)化方法的一個關(guān)鍵，本文提出了主導(dǎo)故障的概念，它是嚴(yán)重故障集的一個子集，能夠完全反映嚴(yán)重故障集的特征，進(jìn)而提出了基于主導(dǎo)故障的多故障靜態(tài)無功優(yōu)化分析方法。考慮到電力系統(tǒng)離散變量和連續(xù)變量的混合特征，將靜態(tài)無功優(yōu)化看作一種混合整數(shù)非線性規(guī)劃問題，采用分枝定界法結(jié)合原對偶內(nèi)點法對無功優(yōu)化模型進(jìn)行精確求解。
　　在動態(tài)無功優(yōu)化過程中，本文分析了基本優(yōu)化模型的不足，提出了動態(tài)電壓軌跡越限積分的概念，通過動態(tài)電壓軌跡越線積分對優(yōu)

5、化過程中的母線動態(tài)電壓進(jìn)行限制，形成電壓穩(wěn)定性約束；同時增加了發(fā)電機(jī)功角穩(wěn)定性約束。采用一種均值方差映射算法求解動態(tài)無功優(yōu)化模型，該算法通過映射函數(shù)將解向量精確限制在搜索范圍之內(nèi)，具有收斂速度快、不易陷入局部最優(yōu)的優(yōu)點。
　　通過對 IEEE39節(jié)點系統(tǒng)的仿真分析驗證了本文提出的無功電源優(yōu)化配置方法的有效性，并以河北南網(wǎng)為例，應(yīng)用本文方法對該電網(wǎng)進(jìn)行了事故分析及靈敏度分析、靜態(tài)和動態(tài)無功電源的優(yōu)化配置，制訂了現(xiàn)階段河北南網(wǎng)的無功電