电力系统输电能力理论与方法PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 引言 1

1.1.1 电力系统的发展历史 1

1.1.2 现代电力系统的特点与发展趋势 3

1.1.3 电力系统输电能力 6

1.2 电力系统输电能力研究的历史、现状与方法评述 8

1.2.1 基于概率的求解方法 8

1.2.2 确定性的求解方法 11

参考文献 19

第2章 电力系统输电能力的基本概念 24

2.1 引言 24

2.2 输电能力的基本概念 24

2.3 电力市场下可用输电能力的基本概念 27

2.3.1 可用输电能力的定义 27

2.3.2 可用输电能力的计算原则 28

2.4 输电能力裕度 29

2.4.1 输电可靠性裕度 30

2.4.2 容量效益裕度 34

2.5 可用输电能力的商业化成分 35

2.5.1 规划和预约的输电服务 35

2.5.2 输电服务的优先级 36

2.6 ATC的在线应用框架 37

2.7 发布ATC信息的OASIS 38

参考文献 39

第3章 数学理论基础 40

3.1 引言 40

3.2 非线性动力系统 40

3.2.1 非线性动力系统稳定性的基本概念 40

3.2.2 非线性动力系统运动稳定性 42

3.2.3 非线性动力系统结构稳定性 44

3.3 概率论和数理统计 48

3.3.1 概率论基础 48

3.3.2 数理统计基础 51

3.3.3 随机过程 54

3.4 连续型方法 57

3.4.1 PC连续型方法的起源 58

3.4.2 隐式定义曲线 59

3.4.3 PC连续型方法的基本思想 62

3.4.4 鞍点处病态的消除 63

3.5 最优化技术 65

3.5.1 最优化问题的分类及最优化方法的结构 65

3.5.2 Newton方法及其改进 68

3.5.3 惩罚函数法 71

3.5.4 二次规划 80

3.5.5 内点法 85

参考文献 90

第4章 基于鞍点分叉的故障排序方法 92

4.1 引言 92

4.2 基于模态分析的故障排序方法 93

4.2.1 模态分析的基本原理 93

4.2.2 方法的描述 95

4.2.3 基于模态分析的故障排序算法框图 97

4.2.4 算例分析 98

4.3 基于ΔL／ΔPij灵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灵敏度的故障排序算法框图 102

4.3.3 算例分析 103

4.4 基于鞍点分叉的故障排序新策略 103

4.5 其他的几种故障排序方法 104

4.5.1 行为指标法 104

4.5.2 二次曲线拟合法 105

4.5.3 潮流多解法 106

4.5.4 测试函数法 107

参考文献 108

第5章 基于直流潮流的输电能力快速计算方法 110

5.1 引言 110

5.2 基于网络响应法的可用功率交换能力计算 110

5.2.1 功率传输分布因子和线路开断分布因子的定义 111

5.2.2 功率传输分布因子和线路开断分布因子的数学推导 111

5.2.3 基于分布因子的ATC计算 117

5.2.4 算例分析 119

参考文献 122

第6章 基于连续型方法求解输电能力的模型与算法 123

6.1 引言 123

6.2 连续型潮流计算方法 124

6.2.1 负荷及发电机功率变化时潮流方程的描述 124

6.2.2 连续型潮流方程的求解方法 125

6.2.3 连续型潮流计算方法的有效性验证 130

6.3 基于连续型方法的系统区域间最大交换功率的模型与算法 132

6.3.1 描述输电能力数学模型的建立 132

6.3.2 输电能力的分析与计算方法 134

6.3.3 实际系统算例 137

6.4 小结 140

参考文献 141

第7章 基于优化方法求解输电能力的模型与算法 142

7.1 引言 142

7.2 最优潮流 143

7.2.1 最优潮流的发展 143

7.2.2 最优潮流的数学模型 144

7.2.3 基于最优潮流求解输电能力的数学模型 144

7.3 基于经典优化算法的输电能力求解 149

7.3.1 牛顿类方法 149

7.3.2 梯度类方法 156

7.3.3 内点法 171

7.3.4 逐步二次规划法 175

7.3.5 Benders分解算法 182

7.4 基于现代优化算法的输电能力求解 187

7.4.1 遗传算法 188

7.4.2 粒子群算法求解输电能力 192

7.4.3 人工鱼群算法 201

7.4.4 蚁群算法及混合连续蚁群（hybrid continuous ant colony optimization， HCACO）算法 211

参考文献 225

第8章 基于暂态稳定约束的互联电网输电能力求解 228

8.1 引言 228

8.2 时域仿真法计算暂态稳定约束下输电能力 230

8.2.1 约束转换法处理暂态稳定约束 230

8.2.2 OTS在函数空间的优化模型 230

8.2.3 约束转换技术 232

8.2.4 模型的求解方法 233

8.2.5 算例和结果分析 237

8.3 基于连续型方法的暂态稳定约束下输电能力计算 239

8.3.1 输电能力计算模型 239

8.3.2 考虑暂态稳定约束的连续潮流算法 242

8.3.3 算例分析 243

参考文献 247

第9章 概率框架下的输电能力求解方法 248

9.1 引言 248

9.2 基于随机规划法的可用输电能力计算 250

9.2.1 ATC计算随机模型 251

9.2.2 模型的求解方法 253

9.2.3 算例分析 255

9.3 基于故障枚举法的可用输电能力计算 256

9.3.1 负荷水平的选择 257

9.3.2 单点ATC的计算模型 257

9.3.3 对单点ATC的概率统计计算 258

9.3.4 模型中涉及的概率统计的相关概念 258

9.3.5 概率统计在模型中的应用 259

9.3.6 算例分析 260

9.4 结合马尔可夫链和枚举法的可用输电能力计算 263

9.4.1 马尔可夫过程 263

9.4.2 马尔可夫链 264

9.4.3 电力系统状态预测 265

9.4.4 计算模型及其计算步骤 268

9.4.5 算例分析 269

9.5 基于蒙特卡罗模拟法的可用输电能力计算 273

9.5.1 ATC概率评估指标的定义 275

9.5.2 ATC计算中的各种不确定因素及其概率模型 276

9.5.3 负荷、发电机出力波动及考虑线路故障的Monte Carlo仿真方法 285

9.5.4 算例分析 287

参考文献 293

第10章 计及经济性约束的可用输电能力计算 295

10.1 引言 295

10.2 计及发电报价的可用输电能力计算 296

10.2.1 发电机组的有功报价 296

10.2.2 考虑发电报价的可用输电能力计算模型 297

10.2.3 算例分析 299

10.3 计及发电机报价和负荷消费意愿的可用输电能力计算 302

10.3.1 考虑发电机报价和负荷消费意愿的ATC计算模型 302

10.3.2 考虑经济性约束的ATC计算模型 304

10.3.3 基于主从递阶决策的求解算法 305

10.3.4 算例分析 306

10.4 结合输电经济性和概率因素的可用输电能力计算 308

10.4.1 输电能力的计算模型及求解过程 308

10.4.2 ATC计算问题探讨 310

10.4.3 算例分析 311

10.5 基于风险分析和经济性的概率可用输电能力计算 313

10.5.1 非时序Monte Carlo模拟 314

10.5.2 随机状态样本的拓扑结构分析 314

10.5.3 可行状态下的优化模型与求解 314

10.5.4 基于风险分析的最优ATC决策 315

10.5.5 算例分析 316

参考文献 318

第11章 计及各种FACTS装置的可用输电能力计算 320

11.1 引言 320

11.2 FACTS装置的几种常见潮流计算模型 321

11.2.1 电源型模型 322

11.2.2 功率注入型模型 323

11.2.3 阻抗型模型 323

11.2.4 变压器型模型 324

11.3 含FACTS装置的电力系统潮流计算方法 324

11.3.1 交替迭代法 325

11.3.2 联立求解法 325

11.4 含FACTS装置的各类约束方程及优化模型分析 326

11.4.1 含FACTS装置的约束方程分析 326

11.4.2 含FACTS装置的最优潮流模型分析 330

11.4.3 含FACTS装置的ATC计算优化模型 331

11.5 含SVC和ULTC的可用输电能力计算 332

11.5.1 SVC和ULTC的工作原理与数学模型 332

11.5.2 计及无功限制的发电机模型 335

11.5.3 算例分析 336

11.6 含UPFC、GUPFC和IPFC的可用输电能力计算 345

11.6.1 UPFC、GUPFC和IPFC的工作原理与数学模型 345

11.6.2 计及UPFC、GUPFC和IPFC的ATC计算模型 351

11.6.3 算例分析 352

11.7 含TCSC和TCPS的可用输电能力计算 358

11.7.1 TCSC和TCPS的工作原理与数学模型 358

11.7.2 计及TCSC和TCPS的ATC计算模型 362

11.7.3 算例分析 363

参考文献 366

第12章 交直流混合输电系统的可用输电能力的计算 368

12.1 引言 368

12.2 直流系统的稳态数学模型 369

12.2.1 直流换流站的数学模型 369

12.2.2 直流系统的网络特性 371

12.2.3 直流系统的换流站控制方程组 372

12.3 交直流混合系统的基态潮流算法 373

12.3.1 交直流混合系统间的功率传递 373

12.3.2 交直流混合系统的标么制 374

12.3.3 联合求解法 375

12.3.4 交替求解法 376

12.4 交直流混合系统输电能力的优化模型 378

12.4.1 最优潮流模型 378

12.4.2 经典优化算法的运用 380

12.4.3 算例分析 384

12.5 轻型交直流混合系统的输电能力计算 387

12.5.1 VSC-HVDC系统数学模型 387

12.5.2 含VSC-HVDC的混合系统输电能力求解模型 389

12.5.3 算例分析 391

本章小结 394

参考文献 394

第13章 计及大规模风电集中接入的可用输电能力计算 397

13.1 引言 397

13.2 大规模风电场输出功率模型 398

13.2.1 风速模型 398

13.2.2 尾流效应 402

13.2.3 风电场输出功率建模 403

13.3 含风电场电力系统潮流计算 405

13.3.1 异步风力发电机模型 406

13.3.2 双馈风力发电机模型 407

13.3.3 含风电场潮流计算流程 409

13.4 风电并网系统可用输电能力确定性计算 409

13.4.1 ATC数学模型 410

13.4.2 基于内点法的ATC求解 411

13.5 风电并网系统可用输电能力概率性计算 413

13.5.1 蒙特卡罗仿真法 413

13.5.2 系统状态的确定 414

13.5.3 ATC概率评估指标 415

13.5.4 基于蒙特卡罗法的ATC评估流程 416

13.5.5 算例分析 417

参考文献 422