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多FATCS装置协调控制提高输电能力研究

作　者: 唐亮星
导　师: 曹一家
学　校: 湖南大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 输电能力 FACTS装置最优潮流协调控制多目标优化
分类号: TM76
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 39次
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内容摘要

随着用电负荷的增长和电网规模的扩大，电力系统网络日趋复杂、发电能源供应紧缺、电能供需不平衡等问题逐渐凸显。为迎合未来电力体制改革和满足社会用电需求，电网的发展任重而道远。未来电网主要面临电力系统稳定控制、电能远距离输送、电力市场化交易等挑战。FACTS技术是电力系统领域与电力电子领域相互交融的新成果，它的出现为电力系统稳定控制和输电能力的提高带来了新途径。目前，FACTS装置已成为电力系统领域不可或缺的重要部分。论文从FACTS装置提高输电能力的机理及研究现状出发，深入分析了FACTS装置的控制原理，总结了输电能力的计算方法，建立了以输电能力为目标的最优潮流模型和多目标优化模型，提出了改进的序列二次规划算法以及人工免疫算法。基于输电能力计算模型和求解算法，兼顾FACTS控制器交互影响，本文将研究多FACTS装置协调控制提高输电能力。首先，论文对最优潮流的经典模型进行了调整和改进。目标函数以受电区域负荷最大化为目标，把FACTS装置的补偿功率加入潮流计算的功率平衡中，而不等式约束增加了FACTS装置的控制变量约束以及暂态约束；其次，针对最优潮流计算模型，论文进一步给出了最优潮流计算模型的求解算法，该算法是对经典的序列二次规划算法加以改进而得。算法对求解非线性优化问题具有收敛快、精度高等特点，非常适用于本文提出的输电能力计算问题；再次，考虑多FACTS控制器间负交互影响对系统稳定性和输电能力的不良影响，采用基于人工免疫算法的多目标优化模型进行多FACTS控制器协调设计；最后，针对提出的模型和计算方法，利用经典数学工具MATLAB和IEEE30节点系统进行算例仿真。通过仿真分析，多FACTS控制器协调设计更有利提高输电能力，而且多FACTS装置的不同组合以及安装位置对输电能力的影响都不尽相同。同时，仿真结果也表明本文提出的模型和算法有效。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-20
  1.1 论文研究的目的和意义  10-11
  1.2 电网输电能力概述  11-16
    1.2.1 电网输电能力的定义  12-14
    1.2.2 输电能力计算方法  14-16
  1.3 多 FACTS 装置协调控制方法介绍  16
  1.4 FACTS 装置提高输电能力研究现状  16-18
  1.5 本文主要工作及结构  18-20
第2章 FACTS 装置模型及控制机理  20-33
  2.1 柔性交流输电技术介绍  20
  2.2 静止无功补偿器（SVC）  20-25
    2.2.1 SVC 装置介绍  20-21
    2.2.2 SVC 装置工作原理  21-23
    2.2.3 SVC 装置稳态模型  23-24
    2.2.4 SVC 装置动态模型  24-25
  2.3 晶闸管控制串联补偿器（TCSC）  25-29
    2.3.1 TCSC 装置介绍  25
    2.3.2 TCSC 装置工作原理  25-27
    2.3.3 TCSC 装置稳态模型  27-28
    2.3.4 TCSC 装置动态模型  28-29
  2.4 FACTS 装置提高输电能力机理分析  29-32
  2.5 本章小结  32-33
第3章输电能力计算模型与算法  33-45
  3.1 输电能力计算方法的选择  33-34
  3.2 最优潮流计算模型  34-36
  3.3 基于 OPF 的 TTC 计算模型  36-38
  3.4 基于序列二次规划的改进算法  38-42
    3.4.1 WHP 二次规划子问题  38-39
    3.4.2 海森矩阵Bk  39-40
    3.4.3 序列二次规划子问题求解算法  40-41
    3.4.4 含多 FACTS 装置输电能力计算流程  41-42
  3.5 灵敏度分析法确定安装位置  42-44
    3.5.1 灵敏度计算方法  42-43
    3.5.2 FACTS 装置控制灵敏度计算  43-44
  3.6 本章小结  44-45
第4章多 FACTS 控制器协调设计方法  45-51
  4.1 FACTS 控制器协调设计介绍  45
  4.2 基于人工免疫算法的多目标优化问题  45-47
    4.2.1 多目标优化问题  45-46
    4.2.2 人工免疫算法  46-47
  4.3 基于 MOIA 的多 FACTS 控制器协调设计  47-50
  4.4 本章小结  50-51
第5章多 FACTS 装置协调控制算例分析  51-57
  5.1 仿真技术及算例介绍  51-52
  5.2 单 FACTS 装置控制仿真  52-54
    5.2.1 TCSC 装置控制仿真  52-53
    5.2.2 SVC 装置控制仿真  53-54
  5.3 多 FACTS 装置联合控制仿真  54-55
  5.4 多 FACTS 装置协调控制仿真  55-56
  5.5 本章小结  56-57
结论与展望  57-59
参考文献  59-64
致谢  64-65
附录 A 攻读学位期间发表论文与工作  65-66
附录 B IEEE30 节点系统接线图  66-67
附录 C IEEE30 节点系统数据  67-69

多FATCS装置协调控制提高输电能力研究

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