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二级电压控制的分区算法及等级电压控制的应用方案研究

张忠静  
【摘要】: 电压稳定问题一直是电力系统的一项重要研究内容,有关的研究工作主要集中在以下三方面:电压崩溃机理、电压稳定安全性能指标和防止电压崩溃事故的措施。等级电压控制是防止电压崩溃事故的一种较为有效的方法,它将整个电力系统的电压分为三个层次进行控制,即第一级、第二级和第三级电压控制。其中,第三级在将整个电力系统分成若干控制区域的基础上,进行电压无功的全局优化;第二级协调各个区域内第一级控制设备的工作,以保证区域内各节点的电压质量;第一级通过调节发电机组、无功补偿设备等为系统提供所需的无功。第二级是等级电压控制的重要环节,起着承上启下的作用,本文主要对第二级电压控制的分区算法进行了研究。 基于等级电压控制思想的自动电压控制(AVC),是通过调度自动化主站对接入同一电压等级电网的各节点无功补偿可控设备实行实时最优闭环控制,以满足全网安全约束条件下的优化无功潮流运行。自动电压控制集安全性和经济性于一体,被认为是电力系统调度控制发展的最高阶段。自动电压控制的实施将使全网电压质量提高,并充分发挥现有能量管理系统EMS和变电站VQC装置的潜力。本文的主要研究工作如下: (1)提出基于阈值搜索和动态分散相结合的分区算法,该算法基于图论思想,在电压无功电气耦合度矩阵中搜索阈值,得到区域间彼此近似解耦的初始划分方案;对于各初始分区方案中出现的一些“会移动的节点”(本文称之为临界节点),本文使用动态分散法对它们加以改进和调整,从而得到各分区数对应的稳定合理的分区方案,此算法主要是基于系统的网架结构,不用计算系统的特征值。 (2)提出基于最优聚类数原理的电压无功分区算法,根据聚类思想构造了负荷样本点空间,利用最短距离聚类法对空间样本点进行聚类,得到各分区数对应的分区方案;然后用熵测度和聚类有效性等聚类技术求出系统的最佳分区方案,并选出区域内的多主导节点。相比之下,此算法充分考虑了等级电压控制中一级电压控制的准稳态响应特性,更加符合实际系统的分区过程。 (3)本文以等级电压控制的原理和方法为基础,结合具体的工程应用,以珞璜电厂为例,重点给出重庆电网发电厂自动电压控制的基本原理、设计和实现方法;初步构建重庆电网AVC系统的框架。


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