計及靜態(tài)電壓穩(wěn)定性的多目標無功潮流優(yōu)化.pdf

1、如何保證電力系統安全、經濟和可靠地運行，一直是電力工作者們致力研究的課題。然而在電力市場環(huán)境下，由于競爭機制的存在和對環(huán)境保護的考慮，現有的發(fā)、輸電設施被最大程度地利用著，以滿足日益增長的負荷需求，使得系統運行點比以往更接近穩(wěn)定極限邊界，當系統發(fā)生較嚴重的故障時，極易誘發(fā)以電壓崩潰為特征的電網瓦解事故。無功潮流優(yōu)化是協調電力系統安全和經濟運行的重要手段之一，但在通過調整相關無功設備來實現降低網絡有功損耗和提高系統電壓水平的過程中，不可避

2、免地會改變系統的電壓穩(wěn)定裕度，如果在無功潮流優(yōu)化中考慮系統的電壓穩(wěn)定性，必然會減少電壓崩潰事故的發(fā)生。為此本文對計及靜態(tài)電壓穩(wěn)定性的多目標無功潮流優(yōu)化進行了相關的研究，建立了對應的數學模型，并運用免疫優(yōu)化算法求解，主要內容包括： (1)在綜合考慮系統運行的網絡有功損耗、電壓水平和靜態(tài)電壓穩(wěn)定的前提下，建立了集安全性和經濟性于一體的多目標無功潮流優(yōu)化模型，分析了電壓穩(wěn)定的特征值指標在無功潮流優(yōu)化中應用的有效性；由于無功潮流優(yōu)化具有

3、多目標、多控制變量、多約束條件和連續(xù)、整型變量混雜等特點，對自適應免疫算法在電力系統無功潮流優(yōu)化中的應用進行了研究，定義和運用了局部親和力與整體親和力來評價多目標函數的解，避免了對多目標函數量綱處理和權重系數選取的缺點；算例驗證了所提模型的正確性和算法的可行性。 (2)關鍵節(jié)點的發(fā)電機無功備用容量多寡是衡量系統電壓穩(wěn)定裕度的一個重要指標，為此建立了以提高系統無功備用容量和電壓水平以及減少網絡有功損耗為多目標的無功潮流優(yōu)化模型。為

4、求取系統的無功備用容量，需要考慮發(fā)電機所處的系統位置和對電壓穩(wěn)定的支撐力度，定義了系統的無功備用分布系數，并分兩步求取：首先，在定義空間電氣距離概念基礎上，提出了基于免疫-中心點聚類的無功/電壓控制分區(qū)算法，按照此算法對系統進行分區(qū)，計算每個區(qū)域內發(fā)電機到所在區(qū)域其它節(jié)點距離之和，以此距離和作為發(fā)電機對該區(qū)域的電壓穩(wěn)定支撐系數；然后，依據每個區(qū)域的電壓穩(wěn)定裕度計算各個區(qū)域的無功備用需求系數，從而在發(fā)電機支撐電壓穩(wěn)定系數和區(qū)域無功備用需求

5、系數的基礎上確定系統無功備用的分布系數，依此系數計算系統的無功備用容量。算例驗證了分區(qū)算法的正確性和在無功潮流優(yōu)化中提高系統無功備用容量的可行性。 (3)系統的可用輸電容量(ATC)既是衡量電網安全穩(wěn)定運行的重要指標，也是引導資源優(yōu)化配置的關鍵市場信號之一，因此對提高系統ATC和電壓水平以及減少網絡有功損耗為多目標的無功潮流優(yōu)化進行了研究。在線路P-Q電壓穩(wěn)定域的基礎上，定義了線路潮流分布因子，并依此分布因子，提出了一種系統在正

6、常情況下，考慮靜態(tài)電壓穩(wěn)定和線路熱穩(wěn)定的ATC計算方法，該方法只需知道電力交易情況，且只要進行一次潮流計算便可求出系統的ATC，計算量非常小，避免當前考慮電壓穩(wěn)定約束ATC計算量大的缺點；分析了在無功潮流優(yōu)化中對系統ATC的影響。算例驗證了所推導計算ATC方法的正確性以及將提高ATC作為無功潮流優(yōu)化目標函數的可行性。 (4)在電力市場環(huán)境下，實行廠網分離，為激勵發(fā)電公司積極參與提供無功輔助服務，需向其支付一定的費用。電網公司優(yōu)化

7、系統運行時，在保證系統穩(wěn)定的前提下，應該從技術上考慮減少支付這樣的費用，于是對電力市場環(huán)境下考慮靜態(tài)電壓穩(wěn)定約束的日無功潮流優(yōu)化進行研究。相對于靜態(tài)無功潮流優(yōu)化，日無功潮流優(yōu)化要考慮一天內無功調節(jié)設備動作次數約束和系統負荷的變化。為既能顧及到設備動作次數約束，又能充分考慮各節(jié)點負荷變化，定義了系統的負荷綜合變化來描述系統負荷曲線，并對其分段，然后運用聚類的方法選擇優(yōu)化斷面，從而利用負荷分時段控制來解決設備動作次數約束，把日無功潮流優(yōu)化問