暫態(tài)能量約束的最優(yōu)潮流研究.pdf

1、在“建設(shè)以特高壓為骨干網(wǎng)架，各級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅強智能電網(wǎng)”的戰(zhàn)略下，如何同時保證電網(wǎng)運行的安全性和經(jīng)濟(jì)性是亟待解決的問題，研究兼顧系統(tǒng)安全性和經(jīng)濟(jì)性的暫態(tài)穩(wěn)定約束最優(yōu)潮流(Optimal power flow with transient stability constraints, OTS)具有重要的理論意義和實用價值。本文研究了OTS的能量約束模型和快速計算方法，以解決經(jīng)驗性機(jī)組轉(zhuǎn)角約束的故障不適應(yīng)性問題和OTS求解過程復(fù)雜冗長的

2、計算效率問題。
　　為了克服轉(zhuǎn)角約束的經(jīng)驗性，本文對OTS問題的能量約束模型進(jìn)行了研究?；诩蓴U(kuò)展等面積法則，提出了暫態(tài)能量約束的最優(yōu)潮流模型，避免了轉(zhuǎn)角約束閾值的經(jīng)驗性取值。提出的暫態(tài)能量約束模型對不同的系統(tǒng)和故障條件均具有適應(yīng)性，同時減少了不等式約束數(shù)目。針對計及閥點效應(yīng)和碳排放的OTS問題非凸、不可導(dǎo)性，本文采用不依賴導(dǎo)數(shù)的粒子群優(yōu)化方法求解。暫態(tài)能量約束的最優(yōu)潮流模型適應(yīng)性強，粒子群優(yōu)化方法可靠有效，二者結(jié)合構(gòu)成了OTS

3、問題的求解基礎(chǔ)。
　　OTS問題因同時含有暫態(tài)穩(wěn)定分析和最優(yōu)潮流內(nèi)容，其求解復(fù)雜、優(yōu)化速度慢，因此本文在能量約束模型的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步從穩(wěn)定分析和優(yōu)化方法改進(jìn)的角度，提出了增強OTS問題求解效率的有效措施。
　　為了提高 OTS中的暫態(tài)穩(wěn)定分析效率，本文對并行的變階多步 Taylor級數(shù)法進(jìn)行了研究。基于數(shù)值分析理論，構(gòu)造了易于動態(tài)階數(shù)控制的多步 Taylor級數(shù)法。理論分析表明該變階 Taylor級數(shù)法具有較好的穩(wěn)定域，且在

4、暫態(tài)穩(wěn)定分析時可以根據(jù)計算精度有效地實現(xiàn)導(dǎo)數(shù)的階數(shù)控制，消除固定階數(shù)的多步Taylor級數(shù)法的計算冗余。進(jìn)而結(jié)合計算機(jī)技術(shù)，將并行策略融入 Taylor級數(shù)法高階導(dǎo)數(shù)計算中，提出了空間并行的多步高階 Taylor級數(shù)的暫態(tài)穩(wěn)定計算方法，從數(shù)學(xué)解法和并行計算兩個層面提高了暫態(tài)穩(wěn)定分析速度，為 OTS中的高效暫態(tài)穩(wěn)定分析打下了基礎(chǔ)。
　　為在 OTS中快速判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性，本文研究了電力系統(tǒng)動態(tài)安全域的快速求解方法。無論是求取動態(tài)安全域

5、的解析法或是擬合法都需要至少尋找一個臨界穩(wěn)定功率點，常規(guī)的基于二分式的時域仿真法尋找臨界穩(wěn)定功率點效率低?；跁簯B(tài)能量裕度的靈敏度概念，本文提出了臨界穩(wěn)定功率點的靈敏度迭代算法，并計算了電力系統(tǒng)的動態(tài)安全域。提出的暫態(tài)能量裕度靈敏度方法求解動態(tài)安全域快速準(zhǔn)確，可直接省去 OTS中的部分暫態(tài)穩(wěn)定分析過程，提高優(yōu)化速度。
　　為了加快 OTS問題的優(yōu)化過程，本文改進(jìn)了粒子群優(yōu)化算法，對快速求解 OTS問題的綜合計算方法進(jìn)行了研究。通過