電力系統(tǒng)輸電能力理論與方法

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 引言 1
1.1.1 電力系統(tǒng)的發(fā)展歷史 1
1.1.2 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的特點(diǎn)與發(fā)展趨勢 3
1.1.3 電力系統(tǒng)輸電能力 6
1.2 電力系統(tǒng)輸電能力研究的歷史、現(xiàn)狀與方法評述 8
1.2.1 基于概率的求解方法 8
1.2.2 確定性的求解方法 11
參考文獻(xiàn) 19
第2章 電力系統(tǒng)輸電能力的基本概念 24
2.1 引言 24
2.2 輸電能力的基本概念 24
2.3 電力市場下可用輸電能力的基本概念 27
2.3.1 可用輸電能力的定義 27
2.3.2 可用輸電能力的計(jì)算原則 28
2.4 輸電能力裕度 29
2.4.1 輸電可靠性裕度TRM 30
2.4.2 容量效益裕度CBM 34
2.5 可用輸電能力的商業(yè)化成分 35
2.5.1 規(guī)劃和預(yù)約的輸電服務(wù) 35
2.5.2 輸電服務(wù)的優(yōu)先級(jí) 36
2.6 ATC的在線應(yīng)用框架 37
2.7 發(fā)布ATC信息的OASIS 38
參考文獻(xiàn) 39
第3章 數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ) 40
3.1 引言 40
3.2 非線性動(dòng)力系統(tǒng) 40
3.2.1 非線性動(dòng)力系統(tǒng)穩(wěn)定性的基本概念 40
3.2.2 非線性動(dòng)力系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性 42
3.2.3 非線性動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性 44
3.3 概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì) 48
3.3.1 概率論基礎(chǔ) 48
3.3.2 數(shù)理統(tǒng)計(jì)基礎(chǔ) 51
3.3.3 隨機(jī)過程 54
3.4 連續(xù)型方法 57
3.4.1 PC連續(xù)型方法的起源 58
3.4.2 隱式定義曲線 59
3.4.3 PC連續(xù)型方法的基本思想 62
3.4.4 鞍點(diǎn)處病態(tài)的消除 63
3.5 最優(yōu)化技術(shù) 65
3.5.1 最優(yōu)化問題的分類及最優(yōu)化方法的結(jié)構(gòu) 65
3.5.2 Newton方法及其改進(jìn) 68
3.5.3 懲罰函數(shù)法 71
3.5.4 二次規(guī)劃 80
3.5.5 內(nèi)點(diǎn)法 85
參考文獻(xiàn) 90
第4章 基于鞍點(diǎn)分叉的故障排序方法 92
4.1 引言 92
4.2 基于模態(tài)分析的故障排序方法 93
4.2.1 模態(tài)分析的基本原理 93
4.2.2 方法的描述 95
4.2.3 基于模態(tài)分析的故障排序算法框圖 97
4.2.4 算例分析 98
4.3 基于ΔL/ΔPij靈敏度的故障排序方法 100
4.3.1 方法的提出 100
4.3.2 基于ΔL/ΔPij靈敏度的故障排序算法框圖 102
4.3.3 算例分析 103
4.4 基于鞍點(diǎn)分叉的故障排序新策略 103
4.5 其他的幾種故障排序方法 104
4.5.1 行為指標(biāo)法 104
4.5.2 二次曲線擬合法 105
4.5.3 潮流多解法 106
4.5.4 測試函數(shù)法 107
參考文獻(xiàn) 108
第5章 基于直流潮流的輸電能力快速計(jì)算方法 110
5.1 引言 110
5.2 基于網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)法的可用功率交換能力計(jì)算 110
5.2.1 功率傳輸分布因子和線路開斷分布因子的定義 111
5.2.2 功率傳輸分布因子和線路開斷分布因子的數(shù)學(xué)推導(dǎo) 111
5.2.3 基于分布因子的ATC計(jì)算 117
5.2.4 算例分析 119
參考文獻(xiàn) 122
第6章 基于連續(xù)型方法求解輸電能力的模型與算法 123
6.1 引言 123
6.2 連續(xù)型潮流計(jì)算方法 124
6.2.1 負(fù)荷及發(fā)電機(jī)功率變化時(shí)潮流方程的描述 124
6.2.2 連續(xù)型潮流方程的求解方法 125
6.2.3 連續(xù)型潮流計(jì)算方法的有效性驗(yàn)證 130
6.3 基于連續(xù)型方法的系統(tǒng)區(qū)域間最大交換功率的模型與算法 132
6.3.1 描述輸電能力數(shù)學(xué)模型的建立 132
6.3.2 輸電能力的分析與計(jì)算方法 134
6.3.3 實(shí)際系統(tǒng)算例 137
6.4 小結(jié) 140
參考文獻(xiàn) 141
第7章 基于優(yōu)化方法求解輸電能力的模型與算法 142
7.1 引言 142
7.2 最優(yōu)潮流 143
7.2.1 最優(yōu)潮流的發(fā)展 143
7.2.2 最優(yōu)潮流的數(shù)學(xué)模型 144
7.2.3 基于最優(yōu)潮流求解輸電能力的數(shù)學(xué)模型 144
7.3 基于經(jīng)典優(yōu)化算法的輸電能力求解 149
7.3.1 牛頓類方法 149
7.3.2 梯度類方法 156
7.3.3 內(nèi)點(diǎn)法 171
7.3.4 逐步二次規(guī)劃法 175
7.3.5 Benders分解算法 182
7.4 基于現(xiàn)代優(yōu)化算法的輸電能力求解 187
7.4.1 遺傳算法 188
7.4.2 粒子群算法求解輸電能力 192
7.4.3 人工魚群算法 201
7.4.4 蟻群算法及混合連續(xù)蟻群(hybrid continuous ant colony optimization， HCACO)算法 211
參考文獻(xiàn) 225
第8章 基于暫態(tài)穩(wěn)定約束的互聯(lián)電網(wǎng)輸電能力求解 228
8.1 引言 228
8.2 時(shí)域仿真法計(jì)算暫態(tài)穩(wěn)定約束下輸電能力 230
8.2.1 約束轉(zhuǎn)換法處理暫態(tài)穩(wěn)定約束 230
8.2.2 OTS在函數(shù)空間的優(yōu)化模型 230
8.2.3 約束轉(zhuǎn)換技術(shù) 232
8.2.4 模型的求解方法 233
8.2.5 算例和結(jié)果分析 237
8.3 基于連續(xù)型方法的暫態(tài)穩(wěn)定約束下輸電能力計(jì)算 239
8.3.1 輸電能力計(jì)算模型 239
8.3.2 考慮暫態(tài)穩(wěn)定約束的連續(xù)潮流算法 242
8.3.3 算例分析 243
參考文獻(xiàn) 247
第9章 概率框架下的輸電能力求解方法 248
9.1 引言 248
9.2 基于隨機(jī)規(guī)劃法的可用輸電能力計(jì)算 250
9.2.1 ATC計(jì)算隨機(jī)模型 251
9.2.2 模型的求解方法 253
9.2.3 算例分析 255
9.3 基于故障枚舉法的可用輸電能力計(jì)算 256
9.3.1 負(fù)荷水平的選擇 257
9.3.2 單點(diǎn)ATC的計(jì)算模型 257
9.3.3 對單點(diǎn)ATC的概率統(tǒng)計(jì)計(jì)算 258
9.3.4 模型中涉及的概率統(tǒng)計(jì)的相關(guān)概念 258
9.3.5 概率統(tǒng)計(jì)在模型中的應(yīng)用 259
9.3.6 算例分析 260
9.4 結(jié)合馬爾可夫鏈和枚舉法的可用輸電能力計(jì)算 263
9.4.1 馬爾可夫過程 263
9.4.2 馬爾可夫鏈 264
9.4.3 電力系統(tǒng)狀態(tài)預(yù)測 265
9.4.4 計(jì)算模型及其計(jì)算步驟 268
9.4.5 算例分析 269
9.5 基于蒙特卡羅模擬法的可用輸電能力計(jì)算 273
9.5.1 ATC概率評估指標(biāo)的定義 275
9.5.2 ATC計(jì)算中的各種不確定因素及其概率模型 276
9.5.3 負(fù)荷、發(fā)電機(jī)出力波動(dòng)及考慮線路故障的Monte Carlo仿真方法 285
9.5.4 算例分析 287
參考文獻(xiàn) 293
第10章 計(jì)及經(jīng)濟(jì)性約束的可用輸電能力計(jì)算 295
10.1 引言 295
10.2 計(jì)及發(fā)電報(bào)價(jià)的可用輸電能力計(jì)算 296
10.2.1 發(fā)電機(jī)組的有功報(bào)價(jià) 296
10.2.2 考慮發(fā)電報(bào)價(jià)的可用輸電能力計(jì)算模型 297
10.2.3 算例分析 299
10.3 計(jì)及發(fā)電機(jī)報(bào)價(jià)和負(fù)荷消費(fèi)意愿的可用輸電能力計(jì)算 302
10.3.1 考慮發(fā)電機(jī)報(bào)價(jià)和負(fù)荷消費(fèi)意愿的ATC計(jì)算模型 302
10.3.2 考慮經(jīng)濟(jì)性約束的ATC計(jì)算模型 304
10.3.3 基于主從遞階決策的求解算法 305
10.3.4 算例分析 306
10.4 結(jié)合輸電經(jīng)濟(jì)性和概率因素的可用輸電能力計(jì)算 308
10.4.1 輸電能力的計(jì)算模型及求解過程 308
10.4.2 問題的進(jìn)一步探討 310
10.4.3 算例分析 311
10.5 基于風(fēng)險(xiǎn)分析和經(jīng)濟(jì)性的概率可用輸電能力計(jì)算 313
10.5.1 非時(shí)序Monte Carlo模擬 314
10.5.2 隨機(jī)狀態(tài)樣本的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分析 314
10.5.3 可行狀態(tài)下的優(yōu)化模型與求解 314
10.5.4 基于風(fēng)險(xiǎn)分析的最優(yōu)ATC決策 315
10.5.5 算例分析 316
參考文獻(xiàn) 318
第11章 計(jì)及各種FACTS裝置的可用輸電能力計(jì)算 320
11.1 引言 320
11.2 FACTS裝置的幾種常見潮流計(jì)算模型 321
11.2.1 電源型模型 322
11.2.2 功率注入型模型 323
11.2.3 阻抗型模型 323
11.2.4 變壓器型模型 324
11.3 含F(xiàn)ACTS裝置的電力系統(tǒng)潮流計(jì)算方法 324
11.3.1 交替迭代法 325
11.3.2 聯(lián)立求解法 325
11.4 含F(xiàn)ACTS裝置的各類約束方程及優(yōu)化模型分析 326
11.4.1 含F(xiàn)ACTS裝置的約束方程分析 326
11.4.2 含F(xiàn)ACTS裝置的最優(yōu)潮流模型分析 330
11.4.3 含F(xiàn)ACTS裝置的ATC計(jì)算優(yōu)化模型 331
11.5 含SVC和ULTC的可用輸電能力計(jì)算 332
11.5.1 SVC和ULTC的工作原理與數(shù)學(xué)模型 332
11.5.2 計(jì)及無功限制的發(fā)電機(jī)模型 335
11.5.3 算例分析 336
11.6 含UPFC、GUPFC和IPFC的可用輸電能力計(jì)算 345
11.6.1 UPFC、GUPFC和IPFC的工作原理與數(shù)學(xué)模型 345
11.6.2 計(jì)及UPFC、GUPFC和IPFC的ATC計(jì)算模型 351
11.6.3 算例分析 352
11.7 含TCSC和TCPS的可用輸電能力計(jì)算 358
11.7.1 TCSC和TCPS的工作原理與數(shù)學(xué)模型 358
11.7.2 計(jì)及TCSC和TCPS的ATC計(jì)算模型 362
11.7.3 算例分析 363
參考文獻(xiàn) 366
第12章 交直流混合輸電系統(tǒng)的可用輸電能力的計(jì)算 368
12.1 引言 368
12.2 直流系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型 369
12.2.1 直流換流站的數(shù)學(xué)模型 369
12.2.2 直流系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)特性 371
12.2.3 直流系統(tǒng)的換流站控制方程組 372
12.3 交直流混合系統(tǒng)的基態(tài)潮流算法 373
12.3.1 交直流混合系統(tǒng)間的功率傳遞 373
12.3.2 交直流混合系統(tǒng)的標(biāo)么制 374
12.3.3 聯(lián)合求解法 375
12.3.4 交替求解法 376
12.4 交直流混合系統(tǒng)輸電能力的優(yōu)化模型 378
12.4.1 最優(yōu)潮流模型 378
12.4.2 經(jīng)典優(yōu)化算法的運(yùn)用 380
12.4.3 算例分析 384
12.5 輕型交直流混合系統(tǒng)的輸電能力計(jì)算 387
12.5.1 VSC-HVDC系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型 387
12.5.2 含VSC-HVDC的混合系統(tǒng)輸電能力求解模型 389
12.5.3 算例分析 391
本章小結(jié) 394
參考文獻(xiàn) 394
第13章 計(jì)及大規(guī)模