发输电组合系统充裕度等值模型研究

本文受国家自然基金项目“电力系统可靠性跟踪理论及应用研究(50577072)”等相关课题资助。 发输电组合系统可靠性评估是电力系统规划、设计和运行的重要辅助工具,能为电力系统规划和运行决策提供重要的决策信息,但如何解决其计算复杂性,至今仍是一个难题。随着电力系统不断向超高压、远距离、大容量等方向发展,电网规模不断变大,这使得发输电组合系统可靠性评估的计算复杂性问题更加突出。因此,如何在保证计算精度的前提下提高计算速度,即如何在计算复杂性和计算精度之间求得平衡是值得深入研究的问题。 要提高可靠性计算速度,可从两个方面着手,一方面要尽量减少评估的状态数,另一方面要改进事件行为分析算法,提高每一状态的评估速度。充裕度等值法实现大型发输电组合系统的可靠性等值简化,其用多状态的等值模型代替系统外部电网,从而减小了系统规模,节省评估时间。本文针对发输电组合系统充裕度评估的计算复杂性问题进行了一系列的研究,主要包括以下几个方面: ①对发输电组合系统充裕度评估的基本原理和所涉及的主要计算分析,包括潮流计算、系统解列判断和负荷削减模型等进行了深入分析。采用按比例削减负荷的策略,基于直流潮流的解析法对2区域RBTS进行充裕度评估,得到系统和节点相关可靠性指标。 ②介绍了发输电组合系统充裕度等值法的基本原理,并对该方法降低计算复杂性的原理进行了深入分析,基于此给出了充裕度等值模型,通过一个简单系统和2区域RBTS的计算分析验证了该方法能在保证一定计算精度的前提下降低计算复杂性。 ③应用状态截断法进行发输电组合系统充裕度评估的计算复杂性分析,并在此基础上对发输电组合系统充裕度评估的解析法和充裕度等值法进行算法复杂性分析,分析结果表明:运用解析法进行发输电组合系统充裕度评估其计算时间一般按节点的四次方到六次方增长(当计算阶数更高时,计算时间增长更大);充裕度等值法虽能在保证计算精度的前提下降低计算复杂性,但是当系统涉及高阶事件的计算时,其依然存在评估状态数过多的缺点,所以需进行状态归并以减少评估状态数才可能有效计算高阶事件。 ④在分析发输电组合系统充裕度等值方法基本原理的基础上提出发输电组合系统可靠性评估的状态归并等值模型。该模型运用聚类分析原理实现外部系统可用容量等值状态的聚类,运用可靠性原理建立类的等值概率、频率和可用容量模型,该模型能在保证计算精度的前提下大幅度减少评估的状态数。对两区域RBTS、两区域RTS和川渝电网进行可靠性等值分析,算例证实了本文状态归并等值模型能有效降低可靠性计算复杂性,甚至其计算时间可降低近一个数量级。