電力系統(tǒng)靜態(tài)和動態(tài)無功電源優(yōu)化配置方法.pdf

1、能源分布的不均衡、經濟發(fā)達地區(qū)的電能匱乏使得能源互聯(lián)網的發(fā)展成為必然趨勢。區(qū)域電網間的互聯(lián)在提高供電可靠性、提高發(fā)電設備利用率、提高系統(tǒng)運行經濟性等方面具有諸多優(yōu)勢。但是一旦骨干連接線路發(fā)生故障，可能引起互聯(lián)區(qū)域的母線電壓降低，甚至引發(fā)電壓崩潰，最終造成大面積停電事故。近幾年迅速發(fā)展的無功電源可以在線路發(fā)生故障后快速地提供大量無功功率、提高電壓水平、降低系統(tǒng)損耗，并且應用的電壓等級越來越高。但由于無功電源造價昂貴，不可能全面配置，因此對

2、電力系統(tǒng)無功電源的優(yōu)化配置問題進行研究，不僅具有理論意義，對電力系統(tǒng)的實際運行也具有重大意義。
　　本文研究的具體問題是從電力系統(tǒng)安全性的角度出發(fā)，對電力系統(tǒng)進行靜態(tài)和動態(tài)無功電源優(yōu)化配置，使系統(tǒng)能夠抵御危及電壓安全的嚴重故障的威脅。針對大規(guī)模復雜電網進行無功電源優(yōu)化配置前，要對研究對象做一些合理的簡化，以減少計算時間和計算量。本文采用預想事故分析的方法，分別提出靜態(tài)和動態(tài)的事故嚴重性指標及母線脆弱性指標來篩選出系統(tǒng)的嚴重故障集及

3、脆弱母線集，在動態(tài)事故分析綜合中考慮了母線電壓的跌落程度、低電壓持續(xù)時間和電壓恢復時間。然后，采用靈敏度分析的方法計算了節(jié)點的靜態(tài)和動態(tài)電壓/無功靈敏度，通過對靈敏度指標排序確定了系統(tǒng)中各節(jié)點補償效果的優(yōu)劣，進而確定了無功電源的預選補償區(qū)域。
　　在獲得系統(tǒng)嚴重故障集和預選補償區(qū)域的基礎上，分別進行靜態(tài)和動態(tài)無功優(yōu)化求解無功電源的最佳補償容量。在靜態(tài)無功電源優(yōu)化配置過程中，從經濟性的角度以電容器投資最小為目標函數。對嚴重故障的進一

4、步簡化是靜態(tài)優(yōu)化方法的一個關鍵，本文提出了主導故障的概念，它是嚴重故障集的一個子集，能夠完全反映嚴重故障集的特征，進而提出了基于主導故障的多故障靜態(tài)無功優(yōu)化分析方法?？紤]到電力系統(tǒng)離散變量和連續(xù)變量的混合特征，將靜態(tài)無功優(yōu)化看作一種混合整數非線性規(guī)劃問題，采用分枝定界法結合原對偶內點法對無功優(yōu)化模型進行精確求解。
　　在動態(tài)無功優(yōu)化過程中，本文分析了基本優(yōu)化模型的不足，提出了動態(tài)電壓軌跡越限積分的概念，通過動態(tài)電壓軌跡越線積分對優(yōu)

5、化過程中的母線動態(tài)電壓進行限制，形成電壓穩(wěn)定性約束；同時增加了發(fā)電機功角穩(wěn)定性約束。采用一種均值方差映射算法求解動態(tài)無功優(yōu)化模型，該算法通過映射函數將解向量精確限制在搜索范圍之內，具有收斂速度快、不易陷入局部最優(yōu)的優(yōu)點。
　　通過對 IEEE39節(jié)點系統(tǒng)的仿真分析驗證了本文提出的無功電源優(yōu)化配置方法的有效性，并以河北南網為例，應用本文方法對該電網進行了事故分析及靈敏度分析、靜態(tài)和動態(tài)無功電源的優(yōu)化配置，制訂了現階段河北南網的無功電