基于風(fēng)險(xiǎn)的電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定評(píng)估與協(xié)調(diào)控制問(wèn)題研究.pdf

1、保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行一直是電力工作者們研究的重要內(nèi)容，其對(duì)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民日常生活具有重要意義。近年來(lái)隨著新能源的大規(guī)模接入和極端氣象災(zāi)害的頻繁發(fā)生，關(guān)于電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定不確定性的研究正逐漸引起學(xué)術(shù)界的重視。相對(duì)于確定性方法，基于風(fēng)險(xiǎn)的分析方法綜合考慮了各種擾動(dòng)發(fā)生的概率和嚴(yán)重程度，不但能夠客觀、全面地評(píng)估電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定水平，并且通過(guò)基于風(fēng)險(xiǎn)的優(yōu)化控制可以實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性與安全穩(wěn)定性的協(xié)調(diào)。本文將基于風(fēng)險(xiǎn)的分析方法引入到電

2、力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定評(píng)估與協(xié)調(diào)控制問(wèn)題中，在基于風(fēng)險(xiǎn)的暫態(tài)穩(wěn)定評(píng)估、暫態(tài)穩(wěn)定預(yù)防與緊急協(xié)調(diào)控制和低頻減載(Under Frequency Load Shedding，UFLS)3個(gè)方面進(jìn)行了一定的研究。
　　第一，在基于風(fēng)險(xiǎn)的電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定評(píng)估方面，為了分析災(zāi)害天氣對(duì)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定水平的影響，提出了一種臺(tái)風(fēng)天氣條件下的電網(wǎng)暫態(tài)穩(wěn)定風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法。該方法通過(guò)建立臺(tái)風(fēng)天氣條件下的輸電線路故障率模型，得到未來(lái)短期內(nèi)輸電線路發(fā)生故障的概率。

3、對(duì)于故障后不滿足暫態(tài)穩(wěn)定約束或靜態(tài)安全約束的情況，建立了以切機(jī)切負(fù)荷為控制措施的緊急控制優(yōu)化模型，并以最小緊急控制成本作為故障嚴(yán)重程度的量化指標(biāo)。通過(guò)新英格蘭10機(jī)39節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)算例驗(yàn)證了所提風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法的有效性。
　　第二，在基于風(fēng)險(xiǎn)的暫態(tài)穩(wěn)定預(yù)防和緊急協(xié)調(diào)控制方面，指出該協(xié)調(diào)控制屬于大規(guī)模的混合整數(shù)非線性優(yōu)化問(wèn)題，其優(yōu)化求解具有一定的挑戰(zhàn)。本文分別從優(yōu)化問(wèn)題分解和優(yōu)化問(wèn)題轉(zhuǎn)化的角度提出了求解該協(xié)調(diào)控制問(wèn)題的兩種新方法:
　

4、　1)從優(yōu)化問(wèn)題分解的角度，提出了基于暫態(tài)安全風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的協(xié)調(diào)控制問(wèn)題求解方法。該方法定義了一個(gè)系統(tǒng)暫態(tài)安全風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)，并將其作為約束引入到協(xié)調(diào)控制問(wèn)題中，進(jìn)而將該問(wèn)題分解為相對(duì)容易求解的暫態(tài)安全風(fēng)險(xiǎn)約束預(yù)防控制子問(wèn)題和后續(xù)各故障下的暫態(tài)穩(wěn)定約束緊急控制子問(wèn)題。在此基礎(chǔ)上建立了一個(gè)二層優(yōu)化模型，其中上層通過(guò)引入風(fēng)險(xiǎn)協(xié)調(diào)參數(shù)來(lái)調(diào)整系統(tǒng)暫態(tài)安全風(fēng)險(xiǎn)約束的門檻值，進(jìn)而改變下層預(yù)防控制子問(wèn)題和后續(xù)各緊急控制子問(wèn)題的最優(yōu)解，以優(yōu)化協(xié)調(diào)控制總成本。提出

5、了一種黃金分割法和逐次線性規(guī)劃法相結(jié)合的混合方法求解該二層優(yōu)化模型。通過(guò)新英格蘭10機(jī)39節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)和一個(gè)實(shí)際系統(tǒng)算例驗(yàn)證了所提方法的有效性，并分析了風(fēng)險(xiǎn)協(xié)調(diào)參數(shù)與預(yù)防控制成本和緊急控制總期望成本之間的關(guān)系。
　　2)從優(yōu)化問(wèn)題轉(zhuǎn)化的角度，提出了求解協(xié)調(diào)控制問(wèn)題的連續(xù)化方法。通過(guò)引入非線性互補(bǔ)函數(shù)，將離散的緊急控制變量轉(zhuǎn)化為等價(jià)的連續(xù)變量，從而將協(xié)調(diào)控制問(wèn)題轉(zhuǎn)化為一般的非線性優(yōu)化問(wèn)題，并采用逐次線性規(guī)劃法求解轉(zhuǎn)化后的優(yōu)化問(wèn)題。在迭代

6、求解過(guò)程中，針對(duì)預(yù)防控制變量和緊急控制變量之間的耦合關(guān)系，進(jìn)一步引入Benders分解算法以加快線性優(yōu)化模型的求解速度。最后通過(guò)新英格蘭10機(jī)39節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)算例驗(yàn)證了所提方法的有效性。
　　第三，在基于風(fēng)險(xiǎn)的UFLS參數(shù)優(yōu)化方面，指出UFLS的切負(fù)荷量和系統(tǒng)頻率的暫態(tài)過(guò)程有著緊密聯(lián)系，在傳統(tǒng)的控制代價(jià)最小模型基礎(chǔ)上，提出了一種協(xié)調(diào)切負(fù)荷量和暫態(tài)頻率恢復(fù)性能的綜合性價(jià)比優(yōu)化模型，同時(shí)考慮了各種預(yù)設(shè)場(chǎng)景的風(fēng)險(xiǎn)概率因素。在采用改進(jìn)差分進(jìn)化