基于内网信息的单端口和多端口外网静态方法研究

摘要

在实际电力系统中，对于相邻电网信息完全未知的情况，国内EMS系统常采用的方法为简单挂等值机法，其将相邻电网用悬挂在边界节点处的等值注入功率来代替，处理方式过于简单，给独立子网的静态安全稳定分析造成了较大的误差。而国内外学者对于仅仅基于内网信息估计外网等值参数的研究主要集中在单端口，并存在一定的局限性；对于多端口的外网等值参数估计方法则鲜有研究。为此，本文提出了基于内网信息的单端口和多端口外网静态等值方法，在仅仅基于内网拓扑结构和状态信息的条件下，即可有效估计得到外网等值参数。根据其适用范围的不同，可以分为以下两部分内容：
　　①提出了基于内网信息的单端口外网静态等值方法：论文分析了传统戴维南等值的局限性，在其基础上分别通过添加电网中重要的元件得到两个改进等值电路—带等值负荷的扩展戴维南等值电路和带对地支路的扩展戴维南等值电路，以此分别体现外网非发电机节点的注入功率和线路的对地电容部分、变电站的静止补偿器等。然后基于内网的拓扑结构和多个时段的状态信息，分别建立以上两个改进外网等值电路参数的量测方程，并考虑部分元件的物理约束建立约束最小二乘估计模型，最后利用内点法分别求解得到两个改进外网等值电路的参数值。
　　②提出了基于内网信息的多端口外网静态等值方法：在常规Ward等值电路的基础上，分别通过简化和拓展等值电路元件的方式得到多端口简化Ward等值电路和多端口扩展电压源Ward等值电路。对应于这两个等值电路，分两步来求取多端口外网静态等值参数。首先基于内网多个时段的信息，建立多端口简化Ward等值电路参数的量测方程并建立其约束最小二乘估计模型，利用内点法求解得到其等值参数；然后基于多端口扩展电压源Ward等值电路与多端口简化Ward等值电路之间的约束关系，建立前者的量测方程和最小二乘估计模型，求解得到其等值参数值并将其作为最终的外网等值电路。并且根据两个多端口等值电路参数的量测方程和估计模型，分析了所需内网量测信息时段数与边界节点个数之间的关系，推导出了两者的关系表达式。
　　本文提出的单端口和多端口外网静态等值方法，解决了互联电网中外网信息完全未知的参数估计问题，为提高独立子网静态安全稳定分析的精度打好了深厚的理论基础。IEEE-39节点系统和广东电网实际系统的仿真分析结果证明了本文所提方法的有效性。

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1绪 论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的主要工作

2外网静态等值的理论基础

2.1 引言

2.2 电力系统传统静态等值方法

2.3 数学优化算法

2.4 小结

3基于内网信息的单端口外网静态等值方法

3.1 引言

3.2 戴维南等值及其局限性

3.3 带等值负荷的扩展戴维南等值模型和算法

3.4 带对地支路的扩展戴维南等值模型和算法

3.5 算例分析

3.6 小结

4基于内网信息的多端口外网静态等值方法

4.1 引言

4.2 多端口外网静态等值电路

4.3 多端口外网静态等值参数估计的优化模型

4.4 多端口外网静态等值电路参数估计的算法

4.5 算例分析

4.6 小结

5总结与展望

5.1 本文的主要结论

5.2 有待于进一步研究的问题

致谢

参考文献

附录