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基于柔性直流输电系统的限流措施多目标优化研究

关玉衡  
【摘要】:为满足电力负荷快速发展,南方电网“十二五”期间装机容量和网架规模均大幅增长,形成“八交八直”的西电东送大通道,送电规模高达3400万千瓦。与此同时,电网电气联系日趋紧密,多个500k V变电站短路电流接近或超过断路器遮断容量,已严重威胁电网安全。可见,短路电流问题已成为制约电网运行与发展的瓶颈,采取措施限制短路电流迫在眉睫。围绕含柔性直流输电系统的限流措施多目标优化开展学位论文工作具有重要的理论意义和实用价值,主要创造性成果有:1)在研究含柔性直流输电(voltage source converter based high voltage direct current,VSC-HVDC)系统最优潮流模型的基础上,提出了含VSC-HVDC限流措施配置方案的多目标优化模型。该模型以投资经济性最优、短路电流综合越限最小和期望缺供电量最小为目标、以交流电网安全运行、VSC-HVDC运行和遮蔽容量限制等为约束条件的混合整数规划模型。基于快速非支配排序遗传算法(non-dominant sorting genetic algorithm-II,NSGA-II)实现所提模型求解,其中嵌套原始对偶内点法计算交直流混联最优负荷削减模型量化期望缺供电量,获得兼顾经济性、限流效果及可靠性的帕累托最优限流措施配置方案。2)在分析VSC-HVDC降低短路电流原理的基础上,建立以短路电流降低综合效果和投资经济性最优为目标的VSC-HVDC多目标优化布点模型,并采用NSGA-II求解。通过多端口网络等值模型约简可行解空间,以提高个体适应度评估速度。基于模糊选择策略获得最优折中分期建设方案。以2015年夏大方式的广东电网为算例,验证结果表明本文所提模型和方法能为大电网短路电流规划提供参考。3)引入多直流馈入短路比量化多直流馈入系统的安全稳定能力。建立以系统综合多直流馈入短路比、系统综合短路电流降低效果和经济性最优的多直流馈入电网的限流措施配置多目标优化模型。在多端口等值模型的基础上,采用基于灵敏度分析的限流方案优化决策,在满足计算精度的基础上大大提高了求解速度。通过2015年夏天大方式的广东电网为算例验证模型和方法的有效性,寻找满足工程实际的限流配置分时序建设方案。进一步比较分析了VSC-HVDC解变电站和解输电线路两种方案的优劣。


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