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在静态电压稳定分析中,如何迅速、准确地求解电压稳定临界点并识别其分岔类型,计算电压稳定裕度,并提出控制策略以防止电压崩溃的发生,具有重要意义。
本文以现有研究成果为基础,对静态电压稳定分岔点类型识别、快速计算与预防控制进行探讨,主要内容包括：
一、从极限诱导分岔和鞍结分岔的形成机理出发,分析其特征及形成的原因,给出了识别极限诱导分岔和鞍结分岔的判据；
二、对连续潮流进行改进,提出了能够识别分岔点类型的多阶段连续潮流算法和基于完全雅可比矩阵的快速分解算法,并将其应用到大规模电力系统；
三、探讨如何获取当前系统的最大稳定裕度以扩大系统的安全运行范围,以防止系统的过早崩溃,提出了最大化稳定裕度的无功优化算法；以第一和第二项工作的内容为基础,求解发生两种分岔类型时控制变量对于稳定裕度的灵敏度,并构造基于裕度灵敏度和线性规划的静态电压稳定预防控制方法。
首先,在电力系统静态电压稳定分析中,主要有两种电压崩溃点,一种是鞍结型分岔点(Saddle node bifurcation point,SNBP),另一种是极限诱导型分岔点(Limit induced bifurcation point,LIBP)。不同类型的分岔点具有不同的发生机理,反映不同的物理现象,具有不同的性质,带来不同的信息。识别这两种分岔点类型,对准确计算分岔点处各种控制变量对于稳定裕度的灵敏度,从而进行预防控制有重要的意义。因此,本文分析了SNBP和LIBP发生的详细机理和发生时伴随的特征,提出了评估原理、判据并开发出通用的评估计算程序对SNBP和LIBP进行求解、分析和识别。
其次,研究如何快速求解临界点并识别其分岔类型,提高连续潮流的计算效率和准确度,并提出了两种改进的快速连续潮流算法。由于连续潮流法需要对多个工作点进行潮流计算,计算量大,因而提高潮流的计算速度显得非常必要；另外,传统的连续潮流模型上也存在误差,没有考虑平衡节点实际情况下的功率限制,导致计算出来的结果不能符合实际情况：最后,连续潮流步长控制和节点类型转换逻辑的改善对提高连续潮流算法的准确性也有重要的意义。基于上述分析,提出了能够识别分岔点类型的分阶段连续潮流算法,大大提高了连续潮流的求解效率,并使得计算结果更接近实际情况,并能够分析发电机功率限制对系统稳定裕度及崩溃点分岔类型的影响。随后,对基于快速分解法的连续潮流进行了改进,提出了基于完整雅可比矩阵与快速分解法相结合的快速连续潮流。在预测环节中采用完整的雅可比矩阵求取切向量,避免了用B和B"时产生的误差,但在初始潮流计算和校正环节中采用快速分解法求解。此外,该方法也能方便计及平衡发电机功率限制约束,并能够分析发电机功率限制对系统稳定裕度及崩溃点分岔类型的影响。最后,讨论了如何利用无功优化的方法使当前系统获取最大稳定裕度以提高系统的安全运行范围,来防止系统的过早崩溃,提出了最大化稳定裕度的无功优化算法；并提出了基于灵敏度和线性规划的静态稳定预防控制方法。先利用连续潮流计算出系统临界点,并求解各种控制变量对于系统静态稳定裕度的灵敏度,然后根据灵敏度信息,对有效约束进行筛选和排序,进而构造基于线性规划的预防控制算法。
本文研究工作得到国家自然科学基金项目(50277013)的资助。