基于内点法最优潮流的电力系统暂态稳定控制策略

安全稳定性和经济性一直以来都是电力系统运行管理的两大主题。然而，长期以来人们对这两个问题的研究都是分开进行的，将两者有机结合起来的研究工作则是近几年才展开。本论文主要研究如何有效协调安全稳定性和经济性的问题，科学地建立其数学模型并探讨有效的求解算法。 协调电力系统稳定性和经济性问题的计算量非常庞大，需要有良好的数学优化算法的支持，内点法就是一种可以承担该任务的优秀算法。本论文在非线性预报-校正内点法和多中心-校正内点法的基础上提出了一种改进的非线性预报-校正内点法。该方法在校正阶段应用了多中心-校正的超立体空间映射技术，经过合理配置一些参数改善了映射空间的结构，使算法在每次迭代时只需一次校正计算就能获得较大的迭代步长从而快速收敛至最优解。通过5节点～118节点共7个不同网络结构的电力系统数值仿真表明该方法计算速度快、鲁棒性好，未出现数值稳定问题。对诸如初值、障碍参数的动态调整等影响内点法收敛特性的问题进行了详细的分析。 建立了基于最优潮流的电力系统暂态稳定预防控制模型，通过隐式梯形法将含有发电机动态微分-代数方程和暂态稳定约束的无限维优化问题转换成有限维的常规静态最优潮流问题。通过用大步长数值积分方法对所有的预想事故进行简单暂态稳定计算并筛选出起作用的预想事故，有效地降低了优化问题的规模，并用改进的预报-校正内点法进行求解。通过对一个4机11节点系统和新英格兰10机39节点系统的数值仿真计算验证了模型的正确性和算法的有效性，计算速度完全适于实时在线应用。对影响算法优化结果的暂态约束门限值、故障切除时间等因素进行了全面的比较和深入的讨论。 解释了预防控制和紧急控制互补性的机理，建立了基于最优潮流的预防控制和紧急控制协调优化即混合控制的模型——多目标非线性混合整数规划模型。在对多目标规划和混合整数规划进行简单的处理后将问题变成常规的静态最优潮流问题。通过对新英格兰10机39节点系统的数值仿真计算表明，所提出的模型和算法具有理论研究和工程应用价值。