非线性理论在电力系统的应用

论述了非线性理论在电力系统中应用的各个方面：电力系统的非线性振荡及分叉现象，电力系统中的浑沌现象的研究以及电力系统中的非线性控制方式。在论述各方面研究现状的基础上，对以后研究的发展趋势进行了展望。     

基于最优乘子潮流确定静态电压稳定临界点

给出了一种基于最优乘子潮流求静态电压稳定临界点的新方法.与连续潮流或直接法求解电压崩溃点不同,该方法从潮流的可行域外出发,利用潮流迭代过程中最优乘子的值和最小二乘解提供的信息,沿注入功率变化的方向逼近电压崩溃点.给出了判别和计算鞍结型和约束诱导型分岔点的方法,分析了逼近过程中的各种可能情况.对多个算例测试的结果表明:所提出的方法通过几次迭代即可收敛于静态电压稳定临界点,计算结果与应用连续潮流和直接法一致.     

利用电流的实部与虚部分量进行复功率追踪

输电设备利用份额问题不仅与系统的有功功率有关，而且与系统的无功功率有关。提出了一种基于电流的实部与虚部分量进行复功率全面追踪的方法。在潮流求解的基础上，将系统中所有的发电机注入功率、负荷功率和接地支路的注入功率均转换成电流的实部与虚部分量，然后根据电流在支路中不变的特点分别对电流的实部与虚部进行追踪，求出各源点电流在支路电流中所占的份额，最后再合成为相应的复功率分量，并通过向支路复功率方向投影的方式确定出各源点复功率的利用份额，这样克服了电网中由于有功及无功功率的耦合而难以分别对其进行追踪的问题，其特点是计算结果与平衡点的选择无关且计算过程简单。算例表明该方法可以简洁有效地给出电源点或负荷点的复功率在各支路复功率中所占的份额，并与单纯的有功功率追踪结果进行了对比。     

配电网无功优化的分时段控制策略

为改善电压、降低损耗、简化控制，根据负荷水平及其变化趋势，对已装有补偿电容和在变电站装有有载调压变压器的配电网，提出了分时段优化控制的策略，开发了次日运行中电容器投切和调压变压器变比调节的模型和算法。应用改进的退火选择遗传算法，该算法对于每一负荷时段可得出该段的最优运行方式；计算一天所有负荷段即得出次日电容器投切和调压变压器变化调节的运行表。该模型易于满足电容器投切和变压器调节次数的限制。文中还分析了有载调压变压器调节电网电压水平的作用和变压器铁耗的影响。算例结果表明该算法不但能有效地降低电能损耗，而且控制简单。     

分时段短期电价预测

分时段电价序列比顺序电价序列的变化特征更单一，有利于电价的分析建模，从而提高预测精度，因此采用各时段电价分别预测的分时段预测方法。该文将相关系数作为选取电价影响因素的标准，考虑了历史电价、负荷、负荷率等影响电价的因素。以小波分析和神经网络作为工具，对不同输入因素和不同预测方法下的电价预测精度进行了研究，并重点比较了基于分时段电价序列的预测方法和基于顺序电价序列的预测方法。算例采用美国新英格兰电力市场历史数据，对其2002年第4季度的电价进行了连续预测。与基于顺序电价序列的预测方法相比，分时段短期电价预测方法能够使平均相对百分比误差下降约3个百分点。     

抽水蓄能电站主接线的可靠性综合评估

在分析抽水蓄能电站主接线特点的基础上,提出了抽水蓄能电站主接线可靠性综合评估的模型和算法,考虑了抽水蓄能机组发电和抽水2种运行工况和电站的多种运行方式,并将可靠性指标通过转移(受阻)电量的损失转化为经济性指标,从而实现了对抽水蓄能电站主接线可靠性的综合评估.在此基础上,扩展了已有的水电站主接线可靠性评估软件REBUSⅡ,开发了适用于抽水蓄能电站主接线可靠性评估的REBUSⅢ软件.REBUSⅢ已经成功地应用于多个抽水蓄能电站主接线的优化设计中.     

以提高系统可靠性为目标的配电网络重构

配电网络重构是根据配电系统为环形设计、开环运行的特点,通过优化开环位置来提高配电系统的性能.本文提出一种通过网络优化重构来提高配电系统可靠性的概念,建立了以可靠性指标最优为目标函数的数学模型.根据配电网络的特点,首次将Tabu搜索方法应用于网络重构的寻优.基于所开发的数学模型及优化算法,对IEEE-RTBS例系统进行计算.结果表明,Tabu搜索方法非常适合于求解配网重构问题,配网重构也能有效提高系统可靠性.     

基于支撑向量机方法的短期负荷预测

首次将支撑向量机（SVM）方法及改进的序列极小化（SMO）学习算法引入短期负荷预测领域。该方法具有预测能力强、全局最优及收敛速度快等显著特点。实际算例表明，对于短期负荷预测问题，支撑向量机方法在预测精度和运算时间方面都优于前向网络、径向基网络等方法。     

含分频风电的电力系统潮流计算方法以及稳态特性分析

对含分频风电的电力系统潮流计算方法以及稳态特性进行了分析.首先,给出了分频风电系统中的核心设备——交交变频器的潮流稳态模型.其次,根据上述模型,提出了一种利用统一迭代法计算含分频风电的电力系统潮流的新方法.该方法在传统的牛顿-拉夫逊潮流算法中增加了交交变频器模型,对雅可比矩阵进行了扩展.同时,分析了交交变频器控制参数对系统潮流的影响,并通过算例进行了验证.最后,针对2015年四川规划电网,利用潮流程序,对含分频风电的电力系统电压波动以及无功需求两个稳态指标进行了计算与分析.特别地,着重对低频侧采用变频率策略的分频系统与采用恒定频率策略的分频系统进行了比较.对典型日的分析表明,由于风电场主要运行在中低风速区域,因此采用变频率策略的分频系统的总体稳态指标会占优.     

基于定子电压定向的分频风电系统多机控制

为提高中远距离风电传输的经济性,提出一种新型分频多机控制策略。该系统通过一台交交变频控制多台同步风力发电机运行,并实现风电变频、并网。由于系统内各机组具有相同的定子电压,而其转子磁链方向不同,所以采用基于定子电压定向的控制方法。此外,提出一种改进的多机频率寻优方法和一种基于瞬时无功原理的数字锁相技术。前者可提高分频系统风能捕捉率和运行的稳定性,后者可解决分频系统中电压锁相不准的问题。最后,利用PSCAD搭建了由4台同步风电机构成的分频多机系统,验证了上述控制方法的可行性。