【摘要】：全球能源互聯(lián)進程推動著跨區(qū)域電網(wǎng)的大規(guī)模互聯(lián)建設(shè)及清潔能源發(fā)電技術(shù)的大力發(fā)展,也為電力系統(tǒng)安全防御問題帶來更大的挑戰(zhàn)。隨著電力系統(tǒng)運行復(fù)雜程度的不斷增加,當(dāng)系統(tǒng)運行狀態(tài)在長過程中逐漸惡化時,一系列的連鎖反應(yīng)極易導(dǎo)致大停電事故。電力系統(tǒng)運行安全分析是對電力系統(tǒng)運行狀態(tài)的安全水平和其演化過程、發(fā)展規(guī)律的評估和感知,以及對改善和校正系統(tǒng)狀態(tài)的策略分析,是電力系統(tǒng)安全防御框架中的核心內(nèi)容。因此,研究電力系統(tǒng)運行安全的態(tài)勢感知,并對狀態(tài)惡化下的系統(tǒng)及時采取優(yōu)化調(diào)整和安全控制,對于降低連鎖故障及大停電風(fēng)險、提高系統(tǒng)的安全防御能力等具有重要意義。本文在電力系統(tǒng)安全防御框架下,對電力系統(tǒng)運行狀態(tài)綜合評估、安全態(tài)勢辨識及優(yōu)化控制等問題進行了研究。論文的主要內(nèi)容包括以下幾方面:(1)提出了一種基于直覺模糊層次分析法的電力系統(tǒng)運行狀態(tài)綜合評估模型。綜合考慮電網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)特性和運行安全性,建立了層次結(jié)構(gòu)的評估指標體系。針對基于傳統(tǒng)模糊集理論的綜合評估方法的局限性,應(yīng)用直覺模糊集理論,同時考慮了隸屬度、非隸屬度和猶豫度這三個方面的決策信息,通過直覺模糊層次分析法確定指標權(quán)重,并在此基礎(chǔ)上建立了動態(tài)調(diào)整猶豫度的變權(quán)重機制,提高了綜合評估的辨識度。所提方法相較傳統(tǒng)模糊評估方法更為科學(xué)合理,且其動態(tài)調(diào)整機制在實際系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測的應(yīng)用當(dāng)中更具靈活性。(2)提出了一種電力系統(tǒng)運行安全的態(tài)勢感知架構(gòu)。該架構(gòu)包括三個層次:運行數(shù)據(jù)的獲取,系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)下安全裕度的評估,以及未來狀態(tài)下安全裕度的態(tài)勢辨識。首先,構(gòu)建了考慮線路動態(tài)傳輸容量極限的安全距離測度指標,度量系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)和未來狀態(tài)下的安全裕度。然后,采用改進的趨勢分析技術(shù),對安全裕度變化的趨勢序列進行趨勢提取和趨勢特征識別。進一步,對于態(tài)勢持續(xù)惡化的系統(tǒng),提出了一種計及最優(yōu)線路開斷的安全均勻調(diào)度策略。提出的態(tài)勢感知架構(gòu)實現(xiàn)了系統(tǒng)運行安全的態(tài)勢特征辨識,對系統(tǒng)智能監(jiān)控具有重要參考價值;所提優(yōu)化調(diào)度策略能夠有效地提高潮流分布的均勻度,實現(xiàn)系統(tǒng)運行狀態(tài)的靈活優(yōu)化。(3)提出了一種安全域視角下的電力系統(tǒng)靜態(tài)安全校正控制方法。針對傳統(tǒng)靈敏度方法存在的問題,以電力系統(tǒng)安全域理論為支撐,提出了機組出力的安全距離靈敏度指標。結(jié)合機組的實際調(diào)節(jié)能力,根據(jù)反向等量配對原則,排序得出參與調(diào)控的機組序列。以最小化總調(diào)整量為目標,考慮系統(tǒng)中各線路潮流安全約束,建立了校正控制的線性規(guī)劃模型,并按所得序列選擇'機組對'代入求解。提出的控制策略實現(xiàn)了運行安全的“評估-控制”一體化,比傳統(tǒng)方法更加直觀、高效,尤其在處理多線路過載問題時,能夠進一步優(yōu)化控制策略,避免反復(fù)調(diào)整。(4)提出了一種計及風(fēng)電出力不確定性的電力系統(tǒng)靜態(tài)安全校正控制方法�？紤]與風(fēng)電預(yù)測方法的合理對接,采用風(fēng)電預(yù)測出力的區(qū)間及期望值信息來描述風(fēng)電的不確定性。以調(diào)整措施耗費的經(jīng)濟成本最小為目標,建立有功安全校正的分布魯棒線性優(yōu)化模型。基于分布魯棒線性優(yōu)化理論,將含有不確定性參數(shù)的分布魯棒優(yōu)化模型轉(zhuǎn)化為僅含確定性參數(shù)的魯棒對等模型,并采用線性規(guī)劃方法進行求解。所得校正控制方案能夠應(yīng)對各種可能的風(fēng)電波動;通過調(diào)節(jié)模型中的變化約束變量,可實現(xiàn)控制策略經(jīng)濟性與魯棒性的相互轉(zhuǎn)化,并給出控制策略魯棒性程度的概率評價,為調(diào)度人員提供了更加靈活的決策支持。
【圖文】：

正常水平；發(fā)生單一故障時，不應(yīng)導(dǎo)致主系統(tǒng)非同步運行，不應(yīng)發(fā)生頻率崩潰和逡逑電壓崩潰；在事故后經(jīng)調(diào)整的運行方式下，系統(tǒng)仍應(yīng)有規(guī)定的靜態(tài)穩(wěn)定儲備，并逡逑滿足再次發(fā)生單一元件故障后的暫態(tài)穩(wěn)定和其他元件不超過規(guī)定事故過負荷能逡逑力的要求�？梢姡到y(tǒng)的備用容量、電壓、頻率、功角和負荷水平等是影響系統(tǒng)逡逑運行狀態(tài)的重要因素。另一方面，近年來國內(nèi)外不斷發(fā)生的大規(guī)模連鎖故障及大逡逑停電事故表明，網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)特性對電網(wǎng)運行安全同樣有著至關(guān)重要的影響。逡逑基于上述分析并結(jié)合現(xiàn)場運行人員及專家的意見，本章建立電網(wǎng)運行狀態(tài)評逡逑估的層次結(jié)構(gòu)模型如圖２－１所示。以電網(wǎng)運行狀態(tài)評估為總目標，電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)特逡逑性、備用容量、功角、電壓、頻率和負荷水平這６個一級指標作為準則層。其中，逡逑網(wǎng)絡(luò)特性指標從復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的角度選取，包括網(wǎng)絡(luò)效能、聚類系數(shù)和網(wǎng)絡(luò)拓撲熵，逡逑以便對電網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)的合理性進行評估。指標層涵蓋了三類二級指標，包括狀態(tài)逡逑量指標（如網(wǎng)絡(luò)效能、聚類系數(shù)、網(wǎng)絡(luò)拓撲熵、系統(tǒng)有功和無功備用容量、母線逡逑電壓越限率、系統(tǒng)平均負載率和潮流熵、電網(wǎng)安全距離等）、靜態(tài)安全水平指標逡逑（如靜態(tài)電壓穩(wěn)定裕度等）以及動態(tài)安全水平指標（如最大功角偏移量、臨界切逡逑除時間、最大電壓偏移量、最大頻率偏移量等），這１４個二級指標從不同的側(cè)逡逑面對電網(wǎng)運行狀態(tài)進行了全面的評價。逡逑

潮流及暫態(tài)穩(wěn)定程序。逡逑２．４．１新英格蘭３９節(jié)點系統(tǒng)算例逡逑新英格蘭３９節(jié)點系統(tǒng)接線圖如圖２－２所示，該系統(tǒng)共有１０臺發(fā)電機，４６逡逑條線路。系統(tǒng)參數(shù)見附錄Ａ。以該系統(tǒng)為例，對該系統(tǒng)在不同負荷水平下的運行逡逑狀態(tài)進行綜合評估。逡逑？邐？逡逑邐３０邐３７逡逑－Ｉ邐＾２５邐２６－十」邐２８邋Ｙ邋２９ｔ－Ｋ－逡逑２邐、，，邐－］—２７邐，丨逡逑ｉ－邐ｉ邋３８邋士逡逑？邐－ｊｒ－３邋于邋１８邋了－１７邐？逡逑邐３９邐－ｉ——｜￣ｐ￣１６邋２１－ｒ－ｐｒ逡逑，，邐＞５ｊ－邐Ｉ逡逑ｉ邋？逡逑ＴＴ邋４邐１４邋＿邋Ｉ邋丨邋１邐Ｔ１�。玻村濉常跺义希蛇姡颠姡保常保颍诌姡桑玻冲义希梗婂义希愤姡蕖保边姡椋玻斑姡玻玻蹋义希�，邐」￣１￣Ｕｏ邋｜逡逑邐Ｌ邋——ｒ３１邋一邋—邋３２邐－－３４－－３３邐—邋＿３５逡逑，，？邋？邐？邋？邐？逡逑圖２－２新英格蘭３９節(jié)點系統(tǒng)接線圖逡逑Ｆｉｇ．２－２邋Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋Ｎｅｗ邋Ｅｎｇｌａｎｄ邋３９－ｂｕｓ邋ｓｙｓｔｅｍ逡逑２６逡逑
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TM732

【參考文獻】

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本文編號：2623801