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全国电网互联使跨区输电成为可能,由于全国范围内电源、负荷分配不均匀,致使电能从过剩地区向稀缺地区流动。市场环境下,为了获取最大经济效益,各大电网争相送出电力或购买廉价电力,输电能力及其安全问题已经成为亟待解决的一个热点问题并且受到电力企业和学术界日益关注。美加大停电以后,各国已经意识到在电力系统普及相量测量单元(PMU,ParametricMeasurementUnit),利用广域测量系统(WAMS,WideAreaMeasurementServices)进行动态监测的重要性。WAMS提供的数据不仅具有空间标记性,而且具有时间标记。输电网的使用者尤其是各发电商,迫切希望能够获得实时输电能力信息,及时调整发电计划,在保证安全的前提下获得尽可能多的利润。因此搭建基于时间过程的输电能力概念体系,快速、准确地寻找影响电网安全的特征数据,构造多种安全约束的时间影响的输电能力数学模型,已成为当今电力系统研究领域中一项重要的研究课题。 本文基于最优潮流模型,对时间影响的电网输电能力问题进行了初步的研究和探索。首先建立了基于时间影响的输电能力概念体系,作为后续章节的理论基础。引入了时间,定义了断面的概念和时刻输电断面的概念,建立了相应的数学模型。定义了过程的概念,建立了包含多种约束的面向时间过程的输电能力功率模型,作为安全校核的基础;建立了包含多种约束的面向时间过程的输电能力电能量模型,作为输电能力计算的基础。提出时间输电断面的集合构成时间过程。 为了快速、准确地对海量实时数据进行处理,寻找影响电网安全的特征数据,本文建立了基于模式识别理论的特征数据提取快速算法。分两步进行:第一步,采用K-L(Karhunen-Loeve)变换法将表征断面输电能力的海量实时数据降维压缩,减小数据量;第二步采用幂法和反幂法从表征断面输电能力集合中找出最大值和最小值,作为输电能力安全校核的指标。只要其它断面输电能力的数值在寻找出来的最大值和最小值之间,输电就是安全的。从而解决了大量时间断面输电能力来不及计算分析,不采用优化的方法求解过程输电能力最大最小值,而快速判断时间断面输电能力是否安全等问题。算例分析表明,该方法能有效提高数据处理的速度。 基于优化的方法,本文对基于时间影响的输电能力计算问题进行了研究。首先引入原对偶内点法对时间断面输电能力和时间过程输电能力解算,通过构造障碍函数将不等式约束等式化,通过引入拉格朗日乘子将有约束极值问题转化为无约束求极值(优化)问题求解,保证求得的最大输电能力在稳定范围内,从而改变了实际应用中常用遍历算法解算的惯例,极大地提高了计算速度和计算准确率,最后应用算例进行了分析和验证。采用灵敏度分析法来量化不确定因素对输电能力产生的影响。将各种影响因素变化组合成四种情况,在输电能力分析领域给出了适用于目标函数确定和目标函数不能确切表达的解析灵敏度法,并应用算例进行了分析和验证。以实际电网为例,给出了输电能力提高方案。 研究提高系统输电稳定性的措施,得出提高输电系统稳定性和输电能力的一般原则:提高输电系统稳定极限,减小系统振荡幅度。研究提高输电能力计算准确率的参数校核方法,以变压器为例给出面向过程的电网参数实时校核方法。首先利用PMU/WAMS监控系统实时测量得出的有功、无功、电压等状态数据,建立相应数据库,其次通过最小二乘法曲线拟合计算,对变压器参数和功率损耗曲线进行实时校核,得到符合实际情况的变压器运行特性曲线;最后以此为依据校核变压器空载损耗、短路损耗、空载电流、短路电压参数,动态调整变压器的参数,从而提高输电能力计算的准确率。研究电力系统运行最恶劣情况下的低频振荡,指出随着实时测量装置的广泛应用,在全网范围内考虑装置之间协调配合的可能性,并指出其将成为未来互联电网低频振荡装置研究的一个很好的方向。