現(xiàn)代電力系統(tǒng)及其分析方法的發(fā)展?fàn)顩r和趨勢

1、現(xiàn)代電力系統(tǒng)及其分析方法的發(fā)展?fàn)顩r和趨勢電力工程現(xiàn)代電力系統(tǒng)及其分析方法的發(fā)展?fàn)顩r和趨勢趙學(xué)喜高立剛寧夏中衛(wèi)市供電局寧愛中衛(wèi)75l7)()摘要:總結(jié)了現(xiàn)代電力系統(tǒng)的猿占,并就其分析方法的發(fā)展及趨勢做一介紹關(guān)鍵詞:電力系統(tǒng)分析方法發(fā)展?fàn)顩r1,現(xiàn)代電力系統(tǒng)的特點1.1電網(wǎng)規(guī)模越來越大隨著工業(yè)化進(jìn)程的加快,用電量在不斷上升,導(dǎo)致電網(wǎng)的規(guī)模越來越大.尤其在中國,由于電力系統(tǒng)屬于國家所有,為各地電網(wǎng)的互聯(lián)創(chuàng)造了條件,各地電網(wǎng)互聯(lián)已經(jīng)成為發(fā)展趨勢.大電力系統(tǒng)具有以下特點:(1)系統(tǒng)規(guī)模大.大電力系統(tǒng)通常由數(shù)百臺發(fā)電機(jī)組和數(shù)百臺母線組成,這給潮流計算,短路電流分析,故障的快速定位和快速切除,網(wǎng)絡(luò)的重構(gòu)造成了

2、很大的困難,對軟件和硬件都提出了很高的要求.(2)建立模型困難.對電力系統(tǒng)作的任何研究首要問題是對電力系統(tǒng)建立數(shù)學(xué)模型,而大電力系統(tǒng)所涉及到的元件個數(shù)多,聯(lián)系復(fù)雜,這給電力系統(tǒng)的建模帶來了很大的困難,需要新型的理論指導(dǎo).(3)計算困難.大電力系統(tǒng)規(guī)模大,模型考慮的因素多,約束條件復(fù)雜,使得計算(尤其是故障條件下的計算)很復(fù)雜,很難達(dá)到計算的實時性.1.2長距離輸電成為我國電力系統(tǒng)的一大特征我國西部地形復(fù)雜,到處都是崇山峻嶺,建設(shè)輸電線造價昂貴,另外現(xiàn)在申請輸電走廊受到環(huán)境保護(hù)的限制,因此建設(shè)過多的遠(yuǎn)距離輸電線是不可行也是不現(xiàn)實的.有效的解決辦法是建立適當(dāng)數(shù)量的輸電線,利用各種技術(shù),特別是柔性輸

3、電技術(shù)(FACTS)提高輸電線的輸送容量.這種長距離的輸送電能是中國能源分布的特殊情況所造成的,具有特殊性,尚沒有理論可以參考,其中,長距離輸電系統(tǒng)中大量使用電力電子設(shè)備也尚無建立的模型可供參考,這給電力系統(tǒng)的分析帶來很大的難度.1I3直流輸電和柔性輸電技術(shù)在電力系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用近幾年,隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展柔性交流輸電技術(shù)(FACTS)在電力系統(tǒng)中得到的廣泛的應(yīng)用.柔性輸電技術(shù)是基于電力電子技術(shù)改造交流輸電的系列技術(shù),它對交流系統(tǒng)的無功功率,電壓,電抗和相角都可以進(jìn)行控制,從而能有效地提高交流系統(tǒng)的運行有效性和穩(wěn)定性,使傳統(tǒng)的交流輸電系統(tǒng)具有柔韌性和靈活性,以滿足電力系統(tǒng)安全,可靠,經(jīng)濟(jì)運

4、行的目標(biāo).這些設(shè)備在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用,給電力系統(tǒng)的控制提出了新的控制手段.但是,這些裝置在利用電力電子元件提高輸電能力,控制運行狀態(tài)改善運行特征的同時,給電力系統(tǒng)分析領(lǐng)域帶來了新的挑戰(zhàn).1.4電力工業(yè)的市場化也成為發(fā)展的趨勢20世紀(jì)80年代開始電力工業(yè)重組和電力市場化的進(jìn)程,使得原先垂直一體化的電力系統(tǒng)被分割為互不隸屬的幾個部分,統(tǒng)一的電力系統(tǒng)調(diào)度轉(zhuǎn)變?yōu)橛砂l(fā)電供需方雙邊合同和上網(wǎng)競價來確定運行方式.電力工業(yè)的市場化雖然對提高發(fā),送電部門的效率,推動電力工業(yè)的減員增效,從而降低用戶的電價有很大作用,但是同時電力工業(yè)的市場化給電力系統(tǒng)帶來很多問題,比如出現(xiàn)了輸電輔助服務(wù),輸電阻塞等問題,這些問題給

5、電力系統(tǒng)分析提出了必須面對的新課題.2,電力系統(tǒng)分析方法的發(fā)展2.1數(shù)字計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展給電力系統(tǒng)分析帶來方便近年來,數(shù)字計算機(jī)技術(shù)獲得了長足的發(fā)展,硬件和軟件的性能Et新月異.這使得電力系統(tǒng)分析中計算速度問題得到了硬件上的解決.目前,現(xiàn)有的計算機(jī)在電力系統(tǒng)應(yīng)用方面已能處理上萬個節(jié)點的潮流分析問題,從而使過去20年前認(rèn)為難以處理的最優(yōu)潮流問題,靜態(tài)安全性分析問題都已經(jīng)達(dá)到了在線實用化的程度,動態(tài)安全分析的在線應(yīng)用也進(jìn)入了沖刺階段.382.2電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)模型的到了改進(jìn)電力系統(tǒng)拓?fù)淠Ｐ褪请娏ο到y(tǒng)分析的基礎(chǔ),模型的正確性和有效性直接關(guān)系到電力系統(tǒng)分析的正確性和有效性.近年來,針對電力系統(tǒng)不斷擴(kuò)

6、大化,結(jié)合電力市場條件的電力系統(tǒng)模型已得到廣泛的應(yīng)用.其中,電力系統(tǒng)分層模型,是以某一源點(或末梢點)為基點,按距該基點的長度實現(xiàn)拓?fù)浞謱拥哪Ｐ?電力系統(tǒng)拓?fù)浞謱幽Ｐ?在已知開關(guān)狀態(tài)的情況下,可以快捷估計各頂點的負(fù)荷大小及負(fù)荷組成情況;可以方便有效地辨識電力系統(tǒng)中的區(qū)域和分支,并將區(qū)域與分支的負(fù)荷有機(jī)地集合于一體.2-3新的潮流計算和故障分析方法得到了廣泛的應(yīng)用(1)重疊分塊牛頓法.基本思想是雅可比矩陣劃分成一些重疊的對角塊,然后直接用這些對角塊進(jìn)行牛頓型迭代,再把重疊部分的解加權(quán)平均得到每次迭代的解.這種方法本質(zhì)上是分塊簡化牛頓法的推廣,目的是通過重疊來改善算法的收斂速度.(2)概率潮流提出

7、并得到應(yīng)用.電力系統(tǒng)運行中存在大量的不確定因素,如負(fù)荷功率或發(fā)電出力的隨機(jī)變化,發(fā)輸變電設(shè)備隨機(jī)故障退出運行等等.為了掌握這些變化對系統(tǒng)運行狀況的影響,在電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計和運行方式的研究中需要大量地進(jìn)行潮流計算,這樣做計算量很大但卻很難反映全面的情況.隨機(jī)潮流計算是解決上述問題有效方法和手段.隨機(jī)潮流計算運用了概率統(tǒng)計方法處理系統(tǒng)運行中的隨機(jī)變化因素,給出系統(tǒng)運行電壓,支路潮流的概率分布情況,可以更深刻地揭示系統(tǒng)運行狀況,存在問題與薄弱環(huán)節(jié),為規(guī)劃與運行決策提供更完整的信息.(3)最優(yōu)潮流方法的研究與應(yīng)用.最優(yōu)潮流,就是當(dāng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)及負(fù)荷情況給定時,通過控制變量的優(yōu)選,所找到能滿足所有指定

8、的約束條件,并使系統(tǒng)的一個或多個性能指標(biāo)達(dá)到最優(yōu)時的潮流分布.電力系統(tǒng)最優(yōu)潮流計算的現(xiàn)代優(yōu)化方法有:進(jìn)化算法最優(yōu)潮,最優(yōu)潮流模擬退火算法,連續(xù)無約束最小化技術(shù)的最優(yōu)潮流算法,Newton2Raphson法解決Karush2Kuhn2Tucker最優(yōu)性條件的算法,二次規(guī)劃(SQP)最優(yōu)潮流算法.隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)大,電力市場化,對電力系統(tǒng)運行及電能質(zhì)量要求的提高,最優(yōu)潮流算法的研究仍將繼續(xù).以基于非導(dǎo)數(shù)的現(xiàn)代優(yōu)化算法為基礎(chǔ),采用”多點隨機(jī)化的全局搜索+面向問題的局部優(yōu)化”的思想設(shè)計最優(yōu)潮流算法,根據(jù)最優(yōu)潮流問題的特點結(jié)合其它方法,并且充分利用分布式處理和并行計算等現(xiàn)代計算機(jī)技術(shù)是解決最優(yōu)潮流問題的潛在研究方向.參考文獻(xiàn):【1】趙荒陳士方張圣集.保留非線性概率潮流計算.電力情報,2000:22-26.2】蔡大用,陳玉榮.用重疊分塊牛頓法計算潮流問題.電力系統(tǒng)自動化.2002,12,3:1-8.f3趙冬梅,卓峻峰電力系統(tǒng)最優(yōu)潮流算法綜述現(xiàn)代電力2O026,19(3):28-34.【4】楊國旺.電力科學(xué)技術(shù)發(fā)展歷史的研究.河北大學(xué)成人教育學(xué)院學(xué)報,2004,6,6(2):1012.f51祖月紅,王沲劉影電力系統(tǒng)中的現(xiàn)代控制技術(shù).湖北水利發(fā)電,2002,45(2).5556.6】王錫凡,方萬良,杜正春.現(xiàn)代電力系統(tǒng)分析科學(xué)出版社,2003.【7】劉