電力系統(tǒng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定的概率評估方法研究.pdf

1、電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行是國民經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展和人民生活正常秩序的重要保證。電壓失穩(wěn)已經(jīng)被廣泛認(rèn)為將對現(xiàn)代大型電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行構(gòu)成嚴(yán)重威脅，電壓安全評價已成為電力系統(tǒng)控制中心最重要的任務(wù)之一。從本質(zhì)上講，電力系統(tǒng)是一個具有隨機(jī)特性的大系統(tǒng)，而當(dāng)前電力工業(yè)的市場化改革又給系統(tǒng)的運(yùn)行帶來了更多的隨機(jī)性影響因素。根據(jù)傳統(tǒng)的確定性電壓穩(wěn)定分析方法，電力部門難以全面把握系統(tǒng)的電壓安全水平。加強(qiáng)系統(tǒng)電壓安全的概率性研究對于系統(tǒng)的安全運(yùn)行以及提高系統(tǒng)運(yùn)

2、行的經(jīng)濟(jì)性具有深刻的理論和現(xiàn)實意義。本文從負(fù)荷水平與負(fù)荷組成的隨機(jī)性、節(jié)點(diǎn)負(fù)荷相關(guān)性與不確定性、負(fù)荷增長方式的不確定性以及支路元件故障的隨機(jī)性等幾個影響系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性的重要方面入手，對電壓穩(wěn)定概率評估方法進(jìn)行了探討，主要工作如下： (1)重點(diǎn)考慮負(fù)荷水平及負(fù)荷組成隨機(jī)性，提出基于蒙特卡羅仿真和模態(tài)分析的電壓穩(wěn)定概率分析方法。在建立了計及感應(yīng)電動機(jī)與ZIP負(fù)荷的綜合負(fù)荷模型的基礎(chǔ)上，運(yùn)用概率抽樣技術(shù)處理負(fù)荷水平和負(fù)荷組成的不確定性

3、問題，通過一系列概率評價指標(biāo)實現(xiàn)系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性的概率評估。算例分析著重針對負(fù)荷組成的隨機(jī)變化和感應(yīng)電動機(jī)所占比例的波動這兩項因素對電壓穩(wěn)定概率的影響進(jìn)行了討論。 (2)針對實際電力系統(tǒng)運(yùn)行中節(jié)點(diǎn)負(fù)荷之間存在的相關(guān)性以及負(fù)荷水平的不確定性，提出一種基于模糊C均值(FCM)聚類算法的電壓穩(wěn)定概率評估方法。該方法通過對研究時段內(nèi)多個負(fù)荷水平進(jìn)行模糊C均值聚類，采用多維正態(tài)分布抽樣技術(shù)綜合處理節(jié)點(diǎn)負(fù)荷相關(guān)性與負(fù)荷水平不確定性的問題。以I

4、EEE標(biāo)準(zhǔn)測試系統(tǒng)為例說明了該方法的可行性和有效性，并就模糊聚類數(shù)、負(fù)荷水平不確定性和節(jié)點(diǎn)負(fù)荷相關(guān)性對電壓穩(wěn)定評估結(jié)果的影響進(jìn)行了研究。 (3)如何考慮支路故障的隨機(jī)性，是電壓穩(wěn)定概率評估中比較難以解決的問題。本文提出基于點(diǎn)估計法的電壓穩(wěn)定概率評估方法，通過采用基于負(fù)荷裕度優(yōu)化模型的非線性模型，在方便地統(tǒng)一處理支路故障及節(jié)點(diǎn)注入功率隨機(jī)性對負(fù)荷裕度分布的影響的同時，克服了以往線性化方法難以涉及發(fā)電機(jī)無功出力約束的不足。該方法計算

5、簡便、避免了潮流方程線性化，具有計算精度高、求解速度快的特點(diǎn)。經(jīng)過多個算例系統(tǒng)的測試，說明了該方法的可行性，并對各計算環(huán)節(jié)的假設(shè)條件及其可能引起的誤差進(jìn)行了分析，得出幾點(diǎn)結(jié)論。 (4)針對節(jié)點(diǎn)負(fù)荷增長方式的不確定性，提出基于改進(jìn)的粒子群優(yōu)化算法的最近電壓崩潰臨界點(diǎn)的計算方法。建立最近電壓崩潰臨界點(diǎn)計算的優(yōu)化模型，實現(xiàn)了對負(fù)荷隨機(jī)增長方向的搜索，在考慮系統(tǒng)運(yùn)行中各種約束的條件下，尋求電壓穩(wěn)定域邊界上全局范圍內(nèi)距離基態(tài)運(yùn)行點(diǎn)最近的電

6、壓崩潰臨界點(diǎn)。并可以通過在優(yōu)化模型基礎(chǔ)上新增一個約束條件的方法，實現(xiàn)沿負(fù)荷預(yù)測方向附近的局部最近電壓崩潰臨界點(diǎn)的計算。尋優(yōu)過程中，采用幾點(diǎn)提高計算效率的措施。算例測試表明了算法的可行性和良好的尋優(yōu)性能。 (5)將現(xiàn)代智能隨機(jī)優(yōu)化算法引入電壓崩潰臨界點(diǎn)的計算。提出基于細(xì)菌趨藥性算法(BC)和遺傳算法(GA)的菌群趨藥性遺傳算法(GBCC)，以群體搜索代替BC算法的單點(diǎn)搜索，以有指導(dǎo)意義的變異方向代替GA算法的隨機(jī)變異操作，強(qiáng)調(diào)了群