大电力系统可靠性评估的灵敏度分析及其校正措施模型研究

大电力系统可靠性评估能够为电力系统规划和运行决策提供重要的参考信息，因此成为电力系统规划和运行的重要辅助工具，但它同时也是一个有待继续深入研究的重大前沿性课题。 论文针对大电力系统可靠性评估模型和算法进行了系统的理论和应用研究，在建立大电网可靠性的灵敏度指标体系、推导可靠性指标的解析表达式、实现以可靠性为目标的多种类型FACTS元件的最优配置和降低可靠性评估的计算复杂性以缓解“计算灾”等方面作了大量工作。 论文研究的主要内容如下： （1） 在对大电力系统可靠性进行深入理论分析的基础上，完整地推导了失负荷概率LOLP、失负荷频率LOLF和电力不足期望EDNS等大电力系统可靠性指标对元件有效度αk、元件无效度uk、元件故障率λk和元件修复率μk的灵敏度。尤其是利用基于线性规划的最优负荷削减模型中等式和不等式约束的拉格朗日乘子的数学含义，导出了EDNS对元件容量Ck的灵敏度，可以深刻地反映可靠性性能与结构的相关信息。综合这些信息，可以有效发现钳制系统可靠性的薄弱环节，从而为系统规划和运行提供重要的指导意见，也为进一步研究基于元件灵敏度的大电网可靠性的快速评估算法提供理论依据。通过对RBTS和IEEE-RTS79测试系统的可靠性评估，验证了灵敏度分析的有效性和正确性。 （2） 在严格的理论证明和数学推导的基础上，首次导出了失负荷概率LOLP、失负荷频率LOLF和电力不足期望EDNS对元件可靠性参数的解析表达式，并详细阐述了解析表达式中的系数K1～K4和D1、D2的物理意义。利用这些解析表达式可以高效率地求取元件可靠性参数改变后的系统可靠性指标，开拓了通过解析方式计算大电力系统可靠性指标的新途径，在缓解“计算灾”方面取得较大进展，为推动大电力系统可靠性评估的工程应用创造了良好条件。解析表达式为电力系统规划和设计人员进行网络规划提供了非常详尽和极具价值的参考信息，也可为制定元件维修策略提供重要指导意见。 （3） 详细分析了静止无功补偿器SVC、晶闸管控制的串联补偿器TCSC、晶闸管控制的移相器TCPST的结构特性，推导了它们的潮流计算模型并研究了它们的可靠性模型。研究了计及SVC、TCSC和TCPST的最优负荷削减模型及其实现方法。首次从可靠性的观点出发，通过对原始系统的可靠性评估，并充分利用最优负荷削减模型中与FACTS元件控制参数相关的不等式约束的拉格朗日乘子的实际意义，提出了电量不足期望EENS对SVC输出无功、TCSC串联补偿电抗、TCPST移相角的 一止塑达望塑逻竺些生一一一一一一 灵敏度指标，这些灵敏度信息反映了在系统中某一位置安装相应FACTS元件将对 系统可靠性产生的潜在改善作用，因此利用它们可以导出以可靠性为目标的FACTS 元件的最优配置方式。论文还全面实现了多种类型FACTS元件对系统影响的定量 可靠性评估，为大电力系统可靠性评估的应用研究展现了一种新的途径。通过对 RBTS原始系统和RBTS增强型系统的计算分析和比较，验证了本方法的有效性和合 理性，并充分显示了FACTS元件对系统可靠性的重要改善作用。 （4）为提高可靠性评估的计算效率，论文提出了一种启发式的就近负荷削减模型， 它的基本思想是:按照就近原则在故障元件相邻的一定区域内通过潮流追踪搜寻 能有效缓解系统故障情况的负荷削减节点集。由于该模型避免了在整个系统范围 内进行全局优化以求取最优负荷削减量，故算法具有较高的计算效率。通过对RBTS 和工EEE一RTS79可靠性测试系统的计算分析，表明启发式的就近负荷削减模型在保 持较高精度的前提下计算速度较国外近期发表的成果在计算速度上有大幅度提 高，为缓解大电力系统可靠性评估的计算时间瓶颈提供了一个良好的解决方案， 同时促进了可靠性技术在大电力系统中的实用化。通过对三峡500kV规划电网可 靠性的计算，验证了模型和算法的正确性和工程实用性，展现了本文成果的广泛 应用前景。