互联电网分布式电压稳定评估与控制方法研究

当前互联电网的电压稳定评估与控制面临很多难题。由于电网分层分区调度管理与市场运营，不但造成子网电压稳定评估由于无法准确计及外网影响，结果不准确，而且造成主网无法进行电压稳定评估，也无法得到全局协调的控制策略。本项目旨在发展互联电网电压稳定评估与控制的分布式计算方法。它包括三方面的工作：一是提出基于主从协调思想的子网电压稳定负荷裕度的分布式算法，通过协调层的少量参与、与相邻分区的少量数据交换，得到全网计算的相同效果；二是提出一种分布式连续潮流技术来计算互联电网的负荷裕度、识别薄弱区域。通过主从分区采用不同参数化方法并顺序进行实现负荷增长同步性，通过迭代计算中的主分区动态更新辨识策略来保证计算的鲁棒性。三是提出互联电网电压稳定预防控制的分布式算法，采用拉格朗日松弛法处理少量线性耦合约束，采用次梯度法对乘子更新实现分区间协调。通过本项目的研究，为提高我国区域电网的电压稳定监视与控制水平做出贡献。

当前互联电网的电压稳定评估与控制面临很多难题。由于电网分层分区调度管理与市场运营，不但造成子网电压稳定评估由于无法准确计及外网影响，结果不准确，而且造成主网无法进行电压稳定评估，也无法得到全局协调的控制策略。本项目提出了一套基于分解协调思想的互联电网电压稳定评估的分布式计算方法。一是提出了基于异步迭代格式的分布式连续潮流算法，采用简化外网等值技术取代传统WARD等值、REI等值模型，减轻了上层控制中心即协调层的工作量，使得多控制中心间异地分布式计算的可行性大、鲁棒性大为提高。进而提出了子网电压稳定负荷裕度的分布式算法，通过协调层的少量参与、与相邻分区的少量数据交换，得到全网计算的相同效果；二是提出了一种分布式连续潮流技术来计算互联电网主网的负荷裕度、识别薄弱区域。通过主从分区采用不同参数化方法并顺序进行实现负荷增长同步性，通过迭代计算中的主分区动态更新辨识策略来保证计算的鲁棒性。此外，连续潮流技术是电压稳定评估的基本技术，本项目对此开展了深入研究，取得以下成果：（1）提出了一种同时计及发电机励磁电流和电枢电流约束的连续潮流模型和方法，精细化模拟了同步发电机的无功出力特性；（2）提出了含STATCOM和SSSC元件电力系统连续潮流模型和方法，精细化处理了FACT元件的无功电压特性及其各种限值约束，给出了识别由容量越限而导致的极限诱导型分岔点的方法；（3）提出了一种节点类型扩展连续潮流模型和算法，很好地计及了无功电压自动控制系统AVC对电压稳定裕度的影响，(4)提出了一种二维参数稳定边界追踪方法，通过对两个参数轮流进行轨迹追踪、分岔点搜索和识别，以增加少量计算点为代价，克服了传统二维参数分岔边界计算方法需要计算和因子化二阶海森矩阵、在线实用化困难的缺点。(5)提出了一种基于几何参数化方法的连续潮流算法求解交直流混联电网电压稳定极限，计及了直流系统不同控制方式与状态变量的约束条件，并考虑换流变压器分接头档位的离散调整和直流控制方式的转换。采用几何参数化的方法，有效地改变校正步计算过程中的收敛方向，有效求取负荷裕度。在上述研究成果的基础上，本项目发表了21篇学术论文，申请了5项发明专利，培养硕士研究生8名。依托本项目开发的“大电网电压稳定评估与控制软件”先后被国网电力科学研究院、南方电网科学研究院和南瑞继保公司引进作为我国电网电压稳定评估与控制的基础软件来应用推广。