電力系統(tǒng)輸電阻塞優(yōu)化和穩(wěn)定控制研究.pdf

1、對(duì)于多區(qū)域聯(lián)結(jié)運(yùn)營(yíng)的電力系統(tǒng)，由于電力網(wǎng)絡(luò)的開放準(zhǔn)入，區(qū)域間傳統(tǒng)的交易方法必須改變以適應(yīng)電力市場(chǎng)。電力市場(chǎng)中的電力交易不是由成本決定，而是由價(jià)格決定的。當(dāng)各區(qū)域的邊際成本顯著不同時(shí)，區(qū)域間就會(huì)發(fā)生電力交易以降低成本、提高利潤(rùn)。同時(shí)電力系統(tǒng)又是一個(gè)由不同類型的發(fā)電機(jī)組、眾多變電所及電力負(fù)荷、不同電壓等級(jí)的電力網(wǎng)絡(luò)以及不同傳輸方式的輸電線路（交流和直流）所組成的十分龐大而復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)，其各個(gè)環(huán)節(jié)與單元又具有復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)特性，這就決定了電

2、力系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型是一個(gè)具有復(fù)雜非線性關(guān)系的高維狀態(tài)方程組。因此，將非線性控制理論中的新研究成果與電力系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，可以進(jìn)一步提高和改善復(fù)雜電力系統(tǒng)運(yùn)行的動(dòng)態(tài)品質(zhì):
　　1.基于三區(qū)域電力系統(tǒng)，考慮系統(tǒng)存在網(wǎng)絡(luò)傳輸損耗，分析了電力市場(chǎng)條件下區(qū)域間的電力交易成本問(wèn)題?；诟倪M(jìn)的利潤(rùn)函數(shù)和成本最小化模型，給出了系統(tǒng)各區(qū)域取得最大利潤(rùn)的條件。隨著輸電網(wǎng)的開放，電力市場(chǎng)環(huán)境下面臨著非常嚴(yán)峻的輸電阻塞問(wèn)題。如何在保證電網(wǎng)安全運(yùn)行的前提下

3、盡量減少阻塞費(fèi)用是至關(guān)重要的。因此，將阻塞率因子（潮流百分比）直接引入輸電阻塞管理的優(yōu)化模型中，針對(duì)僅同時(shí)開放發(fā)電側(cè)和負(fù)荷側(cè)的情形，建立了新的阻塞費(fèi)用優(yōu)化模型。考慮發(fā)生最大輸電阻塞時(shí)，也就是線路上的有功潮流即將超出最大安全裕度時(shí)的最小調(diào)整費(fèi)用問(wèn)題，有效降低了計(jì)算的難度和復(fù)雜度。
　　2.研究了實(shí)時(shí)電力市場(chǎng)中輸電阻塞管理的成本控制問(wèn)題.考慮同時(shí)開放發(fā)電側(cè)和負(fù)荷側(cè)的情形，根據(jù)所建立的新優(yōu)化成本模型?；趍inimax思想和模擬退火算法

4、，將實(shí)時(shí)阻塞管理問(wèn)題轉(zhuǎn)化為最大輸電阻塞時(shí)調(diào)整費(fèi)用最小的非線性規(guī)劃問(wèn)題，得到了全局最優(yōu)解。并對(duì)負(fù)荷分別為982.4MW和1052.8MW時(shí)的模型進(jìn)行仿真驗(yàn)證，結(jié)果表明該模型可以顯著降低發(fā)電成本。同時(shí)由于隨著負(fù)荷需求增加，阻塞費(fèi)用也相應(yīng)增多，采用有效的可中斷負(fù)荷，有效的縮減和控制了調(diào)整費(fèi)用。
　　3.針對(duì)改進(jìn)的輸電阻塞優(yōu)化模型，分別利用免疫和小生境遺傳算法進(jìn)行了尋優(yōu)及求解。小生境遺傳算法雖然可以更好的保證全局最優(yōu)解，但是在節(jié)約成本方面

5、免疫遺傳算法更具有優(yōu)勢(shì)。仿真結(jié)果表明針對(duì)改進(jìn)的優(yōu)化模型，兩種遺傳算法都可以顯著降低發(fā)電成本，有效的縮減和控制調(diào)整費(fèi)用。同時(shí)相比上一章的模擬退火算法，小生境和免疫遺傳算法在節(jié)約成本方面更有效。
　　4.為進(jìn)一步提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定水平，在發(fā)生故障時(shí)，通過(guò)快速關(guān)閉汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)汽門來(lái)瞬時(shí)減小原動(dòng)機(jī)的出力，以求在故障擾動(dòng)后，電力系統(tǒng)不至于失步。因此為了提高其可靠性，設(shè)計(jì)一個(gè)具有強(qiáng)魯棒性的非線性汽門控制器是至關(guān)重要的。針對(duì)汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，考

6、慮發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與汽門受到外界未知擾動(dòng)，利用Backstepping方法設(shè)計(jì)了非線性干擾抑制控制器及參數(shù)替換律。仿真結(jié)果表明，通過(guò)與常規(guī)的非線性魯棒控制器的控制效果進(jìn)行比較，所設(shè)計(jì)的大干擾抑制控制器更具優(yōu)越性。
　　5.針對(duì)強(qiáng)非線性的再熱式(Reheat-type)汽輪發(fā)電機(jī)組汽門控制，基于Backstepping方法提出了一種全程非線性自適應(yīng)大干擾抑制控制方案。重點(diǎn)考慮發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與汽門受到外界未知大擾動(dòng)對(duì)系統(tǒng)輸出的影響，利用mini

7、max方法可有效降低以往由簡(jiǎn)單估計(jì)干擾上界或不等式放縮帶來(lái)的保守性，從而確保汽門系統(tǒng)具有良好的魯棒性和對(duì)大干擾的不敏感性。對(duì)單機(jī)無(wú)窮大系統(tǒng)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明這種控制方案可有效改善電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的動(dòng)態(tài)過(guò)程。通過(guò)和常規(guī)非線性控制器做比較，所考慮的控制方案對(duì)大干擾更具優(yōu)越性，控制器的設(shè)計(jì)過(guò)程簡(jiǎn)單直觀。
　　6.針對(duì)具有勵(lì)磁控制和STATCOM的單機(jī)無(wú)窮大系統(tǒng)，基于Backstepping方法提出了一種非線性大干擾抑制控制方案。重點(diǎn)