電力系統(tǒng)輸電阻塞優(yōu)化和穩(wěn)定控制研究.pdf

1、對于多區(qū)域聯(lián)結(jié)運(yùn)營的電力系統(tǒng)，由于電力網(wǎng)絡(luò)的開放準(zhǔn)入，區(qū)域間傳統(tǒng)的交易方法必須改變以適應(yīng)電力市場。電力市場中的電力交易不是由成本決定，而是由價格決定的。當(dāng)各區(qū)域的邊際成本顯著不同時，區(qū)域間就會發(fā)生電力交易以降低成本、提高利潤。同時電力系統(tǒng)又是一個由不同類型的發(fā)電機(jī)組、眾多變電所及電力負(fù)荷、不同電壓等級的電力網(wǎng)絡(luò)以及不同傳輸方式的輸電線路（交流和直流）所組成的十分龐大而復(fù)雜的動力學(xué)系統(tǒng)，其各個環(huán)節(jié)與單元又具有復(fù)雜的動力學(xué)特性，這就決定了電

2、力系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型是一個具有復(fù)雜非線性關(guān)系的高維狀態(tài)方程組。因此，將非線性控制理論中的新研究成果與電力系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合起來，可以進(jìn)一步提高和改善復(fù)雜電力系統(tǒng)運(yùn)行的動態(tài)品質(zhì):
　　1.基于三區(qū)域電力系統(tǒng)，考慮系統(tǒng)存在網(wǎng)絡(luò)傳輸損耗，分析了電力市場條件下區(qū)域間的電力交易成本問題?；诟倪M(jìn)的利潤函數(shù)和成本最小化模型，給出了系統(tǒng)各區(qū)域取得最大利潤的條件。隨著輸電網(wǎng)的開放，電力市場環(huán)境下面臨著非常嚴(yán)峻的輸電阻塞問題。如何在保證電網(wǎng)安全運(yùn)行的前提下

3、盡量減少阻塞費(fèi)用是至關(guān)重要的。因此，將阻塞率因子（潮流百分比）直接引入輸電阻塞管理的優(yōu)化模型中，針對僅同時開放發(fā)電側(cè)和負(fù)荷側(cè)的情形，建立了新的阻塞費(fèi)用優(yōu)化模型?？紤]發(fā)生最大輸電阻塞時，也就是線路上的有功潮流即將超出最大安全裕度時的最小調(diào)整費(fèi)用問題，有效降低了計算的難度和復(fù)雜度。
　　2.研究了實(shí)時電力市場中輸電阻塞管理的成本控制問題.考慮同時開放發(fā)電側(cè)和負(fù)荷側(cè)的情形，根據(jù)所建立的新優(yōu)化成本模型?；趍inimax思想和模擬退火算法

4、，將實(shí)時阻塞管理問題轉(zhuǎn)化為最大輸電阻塞時調(diào)整費(fèi)用最小的非線性規(guī)劃問題，得到了全局最優(yōu)解。并對負(fù)荷分別為982.4MW和1052.8MW時的模型進(jìn)行仿真驗(yàn)證，結(jié)果表明該模型可以顯著降低發(fā)電成本。同時由于隨著負(fù)荷需求增加，阻塞費(fèi)用也相應(yīng)增多，采用有效的可中斷負(fù)荷，有效的縮減和控制了調(diào)整費(fèi)用。
　　3.針對改進(jìn)的輸電阻塞優(yōu)化模型，分別利用免疫和小生境遺傳算法進(jìn)行了尋優(yōu)及求解。小生境遺傳算法雖然可以更好的保證全局最優(yōu)解，但是在節(jié)約成本方面

5、免疫遺傳算法更具有優(yōu)勢。仿真結(jié)果表明針對改進(jìn)的優(yōu)化模型，兩種遺傳算法都可以顯著降低發(fā)電成本，有效的縮減和控制調(diào)整費(fèi)用。同時相比上一章的模擬退火算法，小生境和免疫遺傳算法在節(jié)約成本方面更有效。
　　4.為進(jìn)一步提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定水平，在發(fā)生故障時，通過快速關(guān)閉汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)汽門來瞬時減小原動機(jī)的出力，以求在故障擾動后，電力系統(tǒng)不至于失步。因此為了提高其可靠性，設(shè)計一個具有強(qiáng)魯棒性的非線性汽門控制器是至關(guān)重要的。針對汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，考

6、慮發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與汽門受到外界未知擾動，利用Backstepping方法設(shè)計了非線性干擾抑制控制器及參數(shù)替換律。仿真結(jié)果表明，通過與常規(guī)的非線性魯棒控制器的控制效果進(jìn)行比較，所設(shè)計的大干擾抑制控制器更具優(yōu)越性。
　　5.針對強(qiáng)非線性的再熱式(Reheat-type)汽輪發(fā)電機(jī)組汽門控制，基于Backstepping方法提出了一種全程非線性自適應(yīng)大干擾抑制控制方案。重點(diǎn)考慮發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與汽門受到外界未知大擾動對系統(tǒng)輸出的影響，利用mini

7、max方法可有效降低以往由簡單估計干擾上界或不等式放縮帶來的保守性，從而確保汽門系統(tǒng)具有良好的魯棒性和對大干擾的不敏感性。對單機(jī)無窮大系統(tǒng)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明這種控制方案可有效改善電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的動態(tài)過程。通過和常規(guī)非線性控制器做比較，所考慮的控制方案對大干擾更具優(yōu)越性，控制器的設(shè)計過程簡單直觀。
　　6.針對具有勵磁控制和STATCOM的單機(jī)無窮大系統(tǒng)，基于Backstepping方法提出了一種非線性大干擾抑制控制方案。重點(diǎn)