計及無功補償器動態(tài)特性的電力系統(tǒng)無功規(guī)劃研究.pdf

1、隨著電力負荷水平的不斷提高和智能電網(wǎng)技術的快速發(fā)展，電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定問題的研究越來越得到廣泛重視。電力系統(tǒng)無功規(guī)劃是提高電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性的有效方法之一。合理的電力系統(tǒng)無功規(guī)劃方案，能夠提供新增無功補償設備的選點信息及無功補償?shù)淖顑?yōu)容量配置策略，能夠在不增加輸電走廊的前提下，提高系統(tǒng)供電能力，有效提高系統(tǒng)電壓穩(wěn)定裕度。
　　 傳統(tǒng)無功規(guī)劃主要解決無功補償設備的選點規(guī)劃和容量規(guī)劃兩個方面的問題。本論文在傳統(tǒng)研究方法的基礎上，考慮了

2、無功補償設備類型的多樣化，針對不同類型的無功補償設備所具有的靜態(tài)、動態(tài)特性，對于在不同運行方式下、不同場景下的無功規(guī)劃配置問題進行了分析研究，在補償設備類型選取、新增補償點位置規(guī)劃及各類設備容量規(guī)劃三個方面做出了分析研究。具體工作主要集中在如下幾個方面:
　　 (1)新增無功補償節(jié)點的選取方法
　　 采用模糊聚類法，基于電壓穩(wěn)定的相關指標，采用適當?shù)臉硕ǚ椒?，求解模糊等價矩陣，通過動態(tài)聚類分析，得出候選無功補償節(jié)點的選取

3、方案。同時，以并聯(lián)電容器組和SVC兩種不同類型的無功補償器為例，基于不同的運行方式，采用了不同的電壓穩(wěn)定指標，分別提出了各自的選點方法。
　　 (2)考慮靜態(tài)電壓穩(wěn)定約束的無功規(guī)劃
　　 在考慮網(wǎng)絡基本約束的同時，提出改進格雷碼(Gray Code)，將線路最大輸電能力TTC與無功補償裝置容量Q(c)擬合成TTC(Q(c))分段線性插值關系，進而引入靜態(tài)電壓穩(wěn)定約束，建立了考慮靜態(tài)電壓穩(wěn)定約束的無功規(guī)劃最優(yōu)化模型。結合厚

4、尾分布，提出了改進模擬退火(Simulated Annealing，SA)算法，避免了不可行解的產(chǎn)生，并得到了優(yōu)化問題的最優(yōu)解。
　　 (3)多目標無功規(guī)劃問題
　　 電力系統(tǒng)無功規(guī)劃經(jīng)常需要綜合考慮經(jīng)濟成本、電壓穩(wěn)定性、運行損耗等多方面的因素。綜合考慮系統(tǒng)發(fā)電成本和無功投入成本最小化、系統(tǒng)有功損耗最小化及電壓幅值偏移最小化三種不同量綱的運行目標，建立了多目標無功規(guī)劃模型，并引入學習自動機(Learning Automa

5、ta, LA)方法，針對電容器組補償容量的離散化遞增特征，采用P模型的學習自動機方法，利用啟發(fā)式算法求解出了多目標無功規(guī)劃的最佳權衡解。
　　 (4) SVC的動態(tài)特性分析與建模
　　 基于Matlab Simulink的時域仿真及理論分析方法，對SVC的動態(tài)特性進行了分析，通過與SVC的一階簡化數(shù)學模型的對比分析，得到適合進行無功規(guī)劃的SVC數(shù)學模型，發(fā)揮其處理系統(tǒng)故障后暫態(tài)過程中維持短期電壓穩(wěn)定的能力。為聯(lián)合配置不同

6、類型無功補償設備的無功規(guī)劃提供了理論基礎。
　　 (5)考慮補償設備動態(tài)特性，聯(lián)合配置不同類型無功補償設備的無功規(guī)劃
　　 基于以上工作，考慮具有動態(tài)特性的無功補償設備SVC，計及靜態(tài)電壓穩(wěn)定約束、暫態(tài)過程中短期電壓穩(wěn)定約束等約束條件，采用發(fā)電機三階模型及勵磁系統(tǒng)一階簡化模型，建立了時變的無功規(guī)劃模型，基于不同的運行工況及故障形式，分析了新增SVC的無功規(guī)劃方案。另外，同時計及經(jīng)濟性和暫態(tài)過程電壓穩(wěn)定性，將SVC和并聯(lián)電