本文關(guān)鍵詞： 電力系統(tǒng)可靠性 充裕性評(píng)估 安全性評(píng)估 回路模型 薄弱環(huán)節(jié) 最小割集算法 點(diǎn)估計(jì)法　出處：《中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)》2017年博士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

【摘要】：隨著以風(fēng)力和光伏發(fā)電為主的可再生能源發(fā)電在電源結(jié)構(gòu)中所占比重不斷增加,新能源發(fā)電的隨機(jī)性和間歇性對(duì)電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行也帶來(lái)了潛在威脅;同時(shí)隨著智能電網(wǎng)和特高壓交直流輸電技術(shù)的快速發(fā)展及其工程應(yīng)用,輸電網(wǎng)結(jié)構(gòu)正在經(jīng)歷巨大變化,因特高壓輸電線(xiàn)路隨機(jī)故障帶來(lái)的系統(tǒng)靜態(tài)充裕性和動(dòng)態(tài)安全性問(wèn)題愈發(fā)引起關(guān)注。計(jì)及發(fā)電、輸電和負(fù)荷側(cè)的不確定性,實(shí)現(xiàn)對(duì)大規(guī)模復(fù)雜電網(wǎng)的可靠性量化評(píng)估和薄弱環(huán)節(jié)辨識(shí),可為電網(wǎng)公司提供降低電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)的重要決策參考信息,但在大電網(wǎng)可靠性評(píng)估分析的實(shí)際工程應(yīng)用中,現(xiàn)有可靠性評(píng)估理論和模型依然面臨高度的計(jì)算復(fù)雜性問(wèn)題,嚴(yán)重限制了可靠性技術(shù)在實(shí)際工程中的廣泛應(yīng)用,因此大電網(wǎng)可靠性評(píng)估的計(jì)算效率和計(jì)算速度的提高成為亟需解決的關(guān)鍵問(wèn)題。據(jù)此,本文開(kāi)展了大電網(wǎng)運(yùn)行可靠性評(píng)估的加速方法研究,從網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇焖俜治�、潮流�?jì)算加速和最優(yōu)負(fù)荷削減模型改進(jìn)三個(gè)層面,提出了基于充裕性的可靠性評(píng)估快速算法,從故障集快速篩選的視角提出了電網(wǎng)動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)快速評(píng)估算法,最后對(duì)電網(wǎng)中日益增加的新能源進(jìn)行了可靠性建模及電網(wǎng)評(píng)估。主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)為提高電力系統(tǒng)充裕性評(píng)估的效率,論文提出了一種基于潮流靈敏度和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞碾娋W(wǎng)充裕性快速評(píng)估方法。將潮流靈敏度運(yùn)用于電力系統(tǒng)充裕性評(píng)估中,推導(dǎo)出了表征支路功率變化和節(jié)點(diǎn)注入功率變化關(guān)系的潮流靈敏度矩陣,并給出了改進(jìn)的線(xiàn)性規(guī)劃模型,可快速求出故障后系統(tǒng)的最優(yōu)負(fù)荷削減策略;同時(shí),針對(duì)部分只有網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔⒍痪邆涑绷饔?jì)算條件的電網(wǎng),提出了基于最小路的最小割集算法,將系統(tǒng)復(fù)雜的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的串并聯(lián)關(guān)系,從而快速地求取系統(tǒng)的充裕度;此外,采用因子表附加鏈技術(shù)以較小的計(jì)算代價(jià)和儲(chǔ)存空間滿(mǎn)足不常見(jiàn)新增元件的計(jì)算需求,并采用動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治?建立基態(tài)潮流下的拓?fù)渲鞅砗洼o助表,只對(duì)故障后電網(wǎng)變化部分進(jìn)行分析,提出了基于因子表附加鏈及動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治龅某湓Ｐ钥焖僭u(píng)估方法,保證了充裕性評(píng)估的快速性并極大提高了拓?fù)浞治龅乃俣�。算例分析表�?該方法能有效提高電網(wǎng)充裕性評(píng)估的速度,可有效用于實(shí)際電網(wǎng)的充裕度評(píng)估計(jì)算。(2)針對(duì)電力系統(tǒng)安全性風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中解析法容易因系統(tǒng)規(guī)模較大出現(xiàn)維數(shù)災(zāi)的缺點(diǎn),提出了基于故障集篩選的電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)快速評(píng)估算法。該方法首先對(duì)元件的搜索范圍進(jìn)行限定,通過(guò)設(shè)置廣度優(yōu)先搜索的最大階數(shù),確定所有獨(dú)立N-2的元件模擬范圍;然后假設(shè)若系統(tǒng)能在較嚴(yán)重的故障情況下保持穩(wěn)定,則在較輕的故障情況下也能保持穩(wěn)定,并基于此假設(shè)綜合考慮各類(lèi)隨機(jī)變量及故障模式,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了故障集自動(dòng)生成技術(shù),對(duì)故障集的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行排序,優(yōu)先計(jì)算較為嚴(yán)重的故障,有效減少了所需計(jì)算的故障數(shù)量,加快了安全性評(píng)估的速度。(3)本文基于回路的停運(yùn)模型,將原來(lái)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、設(shè)備多樣的大電網(wǎng)分為回路和電網(wǎng)兩個(gè)層面依次進(jìn)行計(jì)算,提出了一種基于回路的大電網(wǎng)可靠性靈敏度算法。首先通過(guò)對(duì)回路停運(yùn)模型進(jìn)行分析計(jì)算,得到回路對(duì)設(shè)備參數(shù)的靈敏度公式,再計(jì)算電網(wǎng)對(duì)回路的靈敏度指標(biāo),將兩者結(jié)合后最終得到負(fù)荷點(diǎn)可靠性對(duì)元件參數(shù)的靈敏度指標(biāo),簡(jiǎn)化了原有一次性計(jì)算的復(fù)雜度,可快速計(jì)算系統(tǒng)對(duì)元件參數(shù)的靈敏度。同時(shí)在靈敏度分析中采取最小割集法對(duì)回路的可靠性進(jìn)行計(jì)算,將原來(lái)非線(xiàn)性、高維數(shù)的問(wèn)題轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的線(xiàn)性關(guān)系,從而提高了靈敏度分析的效率。(4)由于新能源發(fā)電具有一定隨機(jī)性、間歇性,使新能源并網(wǎng)出力的不確定性大為增加。針對(duì)此問(wèn)題,本文將點(diǎn)估計(jì)法在處理概率不確定性問(wèn)題的優(yōu)勢(shì)用于含新能源的大電網(wǎng)可靠性評(píng)估中,提出用三點(diǎn)估計(jì)法對(duì)新能源電網(wǎng)進(jìn)行可靠性評(píng)估,將新能源的出力的不確定性問(wèn)題通過(guò)點(diǎn)估計(jì)法處理成確定性數(shù)學(xué)計(jì)算問(wèn)題,使其符合實(shí)際計(jì)算需要的同時(shí),有效提高了評(píng)估速度。點(diǎn)估計(jì)法的提出及其在電力系統(tǒng)概率不確定性仿真研究中的初步成功應(yīng)用為此問(wèn)題的解決提供了一個(gè)良好的探索思路。(5)就電網(wǎng)的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題進(jìn)行探討,結(jié)合在線(xiàn)動(dòng)態(tài)安全評(píng)估系統(tǒng)的已有資源,提出了包含數(shù)據(jù)接口、概率分析、風(fēng)險(xiǎn)并行計(jì)算、一體化風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、風(fēng)險(xiǎn)防控、人機(jī)界面和歷史數(shù)據(jù)儲(chǔ)存子系統(tǒng)的省地一體化的電網(wǎng)充裕性和安全性綜合防御體系框架和構(gòu)建方案。通過(guò)分析防控決策架構(gòu)的軟硬件需求,得到由各類(lèi)服務(wù)器、節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)群和網(wǎng)絡(luò)通訊交換機(jī)等組成的硬件架構(gòu)及包含數(shù)據(jù)、平臺(tái)、應(yīng)用和表現(xiàn)層的四層軟件結(jié)構(gòu),并實(shí)現(xiàn)了電力系統(tǒng)分析綜合程序PSASP軟件的數(shù)據(jù)集成,可在原有電網(wǎng)基礎(chǔ)計(jì)算的基礎(chǔ)上,方便的實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)計(jì)算、故障狀態(tài)分析及薄弱環(huán)節(jié)查找等多個(gè)功能,為新能源環(huán)境下的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)提供了一項(xiàng)有效的技術(shù)手段。
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【學(xué)位授予單位】：中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TM732

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1530251