基于時(shí)間過程的電網(wǎng)輸電能力研究.pdf

1、全國(guó)電網(wǎng)互聯(lián)使跨區(qū)輸電成為可能，由于全國(guó)范圍內(nèi)電源、負(fù)荷分配不均勻，致使電能從過剩地區(qū)向稀缺地區(qū)流動(dòng)。市場(chǎng)環(huán)境下，為了獲取最大經(jīng)濟(jì)效益，各大電網(wǎng)爭(zhēng)相送出電力或購(gòu)買廉價(jià)電力，輸電能力及其安全問題已經(jīng)成為亟待解決的一個(gè)熱點(diǎn)問題并且受到電力企業(yè)和學(xué)術(shù)界日益關(guān)注。美加大停電以后，各國(guó)已經(jīng)意識(shí)到在電力系統(tǒng)普及相量測(cè)量單元（PMU,ParametricMeasurementUnit），利用廣域測(cè)量系統(tǒng)(WAMS,WideAreaMeasuremen

2、tServices)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的重要性。WAMS提供的數(shù)據(jù)不僅具有空間標(biāo)記性，而且具有時(shí)間標(biāo)記。輸電網(wǎng)的使用者尤其是各發(fā)電商，迫切希望能夠獲得實(shí)時(shí)輸電能力信息，及時(shí)調(diào)整發(fā)電計(jì)劃，在保證安全的前提下獲得盡可能多的利潤(rùn)。因此搭建基于時(shí)間過程的輸電能力概念體系，快速、準(zhǔn)確地尋找影響電網(wǎng)安全的特征數(shù)據(jù)，構(gòu)造多種安全約束的時(shí)間影響的輸電能力數(shù)學(xué)模型，已成為當(dāng)今電力系統(tǒng)研究領(lǐng)域中一項(xiàng)重要的研究課題。
　　本文基于最優(yōu)潮流模型，對(duì)時(shí)間影響的電

3、網(wǎng)輸電能力問題進(jìn)行了初步的研究和探索。首先建立了基于時(shí)間影響的輸電能力概念體系，作為后續(xù)章節(jié)的理論基礎(chǔ)。引入了時(shí)間，定義了斷面的概念和時(shí)刻輸電斷面的概念，建立了相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。定義了過程的概念，建立了包含多種約束的面向時(shí)間過程的輸電能力功率模型，作為安全校核的基礎(chǔ)；建立了包含多種約束的面向時(shí)間過程的輸電能力電能量模型，作為輸電能力計(jì)算的基礎(chǔ)。提出時(shí)間輸電斷面的集合構(gòu)成時(shí)間過程。
　　為了快速、準(zhǔn)確地對(duì)海量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，尋找影響

4、電網(wǎng)安全的特征數(shù)據(jù)，本文建立了基于模式識(shí)別理論的特征數(shù)據(jù)提取快速算法。分兩步進(jìn)行：第一步，采用K-L（Karhunen-Loeve）變換法將表征斷面輸電能力的海量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)降維壓縮，減小數(shù)據(jù)量；第二步采用冪法和反冪法從表征斷面輸電能力集合中找出最大值和最小值，作為輸電能力安全校核的指標(biāo)。只要其它斷面輸電能力的數(shù)值在尋找出來的最大值和最小值之間，輸電就是安全的。從而解決了大量時(shí)間斷面輸電能力來不及計(jì)算分析，不采用優(yōu)化的方法求解過程輸電能力最

5、大最小值，而快速判斷時(shí)間斷面輸電能力是否安全等問題。算例分析表明，該方法能有效提高數(shù)據(jù)處理的速度。
　　基于優(yōu)化的方法，本文對(duì)基于時(shí)間影響的輸電能力計(jì)算問題進(jìn)行了研究。首先引入原對(duì)偶內(nèi)點(diǎn)法對(duì)時(shí)間斷面輸電能力和時(shí)間過程輸電能力解算，通過構(gòu)造障礙函數(shù)將不等式約束等式化，通過引入拉格朗日乘子將有約束極值問題轉(zhuǎn)化為無約束求極值（優(yōu)化）問題求解，保證求得的最大輸電能力在穩(wěn)定范圍內(nèi)，從而改變了實(shí)際應(yīng)用中常用遍歷算法解算的慣例，極大地提高了計(jì)算

6、速度和計(jì)算準(zhǔn)確率，最后應(yīng)用算例進(jìn)行了分析和驗(yàn)證。采用靈敏度分析法來量化不確定因素對(duì)輸電能力產(chǎn)生的影響。將各種影響因素變化組合成四種情況，在輸電能力分析領(lǐng)域給出了適用于目標(biāo)函數(shù)確定和目標(biāo)函數(shù)不能確切表達(dá)的解析靈敏度法，并應(yīng)用算例進(jìn)行了分析和驗(yàn)證。以實(shí)際電網(wǎng)為例，給出了輸電能力提高方案。
　　研究提高系統(tǒng)輸電穩(wěn)定性的措施，得出提高輸電系統(tǒng)穩(wěn)定性和輸電能力的一般原則：提高輸電系統(tǒng)穩(wěn)定極限，減小系統(tǒng)振蕩幅度。研究提高輸電能力計(jì)算準(zhǔn)確率的參

7、數(shù)校核方法，以變壓器為例給出面向過程的電網(wǎng)參數(shù)實(shí)時(shí)校核方法。首先利用PMU/WAMS監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)測(cè)量得出的有功、無功、電壓等狀態(tài)數(shù)據(jù)，建立相應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)，其次通過最小二乘法曲線擬合計(jì)算，對(duì)變壓器參數(shù)和功率損耗曲線進(jìn)行實(shí)時(shí)校核，得到符合實(shí)際情況的變壓器運(yùn)行特性曲線；最后以此為依據(jù)校核變壓器空載損耗、短路損耗、空載電流、短路電壓參數(shù)，動(dòng)態(tài)調(diào)整變壓器的參數(shù)，從而提高輸電能力計(jì)算的準(zhǔn)確率。研究電力系統(tǒng)運(yùn)行最惡劣情況下的低頻振蕩，指出隨著實(shí)時(shí)測(cè)量裝置