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电压暂降的随机预估及其经济管理方法研究

杨晓东  
【摘要】: 随着电力系统中新型电力电子设备的广泛使用,电压暂降和短时中断已成为影响电气设备正常运行和导致敏感负荷经济损失的主要原因。电压暂降的评估和管理已成为电力系统安全运行、电能质量分析和需求侧管理的重要内容,而当前主要的电压暂降分析和评估方法无法满足工程应用的要求。本文对电压暂降随机预估法和经济管理方法进行了系统性研究,从系统故障模型、负荷模型和不确定因素的随机模拟入手,提出了改进的电压暂降随机预估方法,并指导电压暂降的投资和管理决策。本文的主要工作如下: (1)提出基于系统重构(RCS)的复杂配电网电压暂降随机预估方法。通过对复合序网的重构建立三相短路故障、单相接地故障、相间故障和两相接地短路故障的RCS模型,结合公共连接点(PCC)敏感负荷的ITIC曲线求解4种故障状态下的暂降域及评估指标;进一步分析研究系统故障清除时间和变压器联结方式对PCC电压暂降评估指标的影响。 (2)建立计及负荷特性的电压暂降随机预估模型,在多项式负荷模型下构造牛顿型迭代格式;针对故障状态下的病态潮流方程,运用具有方向选择能力的自适应信赖域法和可变步长的Levenberg-Marquardt方法(LM方法)计算PCC故障相暂降域和评估指标,着重分析电流型、功率型负荷对电压暂降评估指标的影响;提出分岔点理论,对最优乘子法、自适应信赖域法和可变步长LM方法的收敛性进行对比分析;对直接法迭代格式和牛顿法迭代格式的收敛性进行比较。 (3)运用蒙特卡洛模拟法进行不确定条件下的电压暂降概率评估。算法考虑分布式电源的随机启停、负荷波动、故障持续时间及负荷点经济损失特性等不确定性因素的影响,运用敏感设备的特定能量函数对负荷点的经济损失进行分类概率估计,在此基础上计算负荷点的电压暂降密度指标、经济损失指标和敏感负荷的期望暂降频次(ESF)指标。 (4)在电压暂降敏感度指标的基础上,提出电压暂降的最优投资及分配策略。基于纳什均衡理论得出负荷点的电压暂降最优投资总额和最优削减量;运用交互式逼近理想解排序法(TOPSIS)实现电压暂降治理投资在多个负荷点的最优分配,且决策过程中考虑了不同类型电压暂降的治理技术水平;采用交互式权重向量确定方法提取负荷点的优势信息,保证投资分配结果的客观性和合理性。


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