毕业设计（论文）
PAGE
1-
毕业设计（论文）报告
题目：
基于EEAC的考虑暂态安全稳定约束的最优潮流计算
学号：
姓名：
学院：
专业：
指导教师：
起止日期：
基于EEAC的考虑暂态安全稳定约束的最优潮流计算
摘要：本文针对电力系统暂态安全稳定性的需求，提出了一种基于能量耗散原理（EEAC）的暂态安全稳定约束的最优潮流计算方法。该方法将EEAC引入到最优潮流计算中，通过引入暂态安全稳定约束，实现对电力系统暂态过程的稳定性控制。本文首先分析了EEAC的原理及其在电力系统中的应用，然后提出了基于EEAC的暂态安全稳定约束模型，并设计了相应的优化算法。最后，通过算例验证了该方法的有效性，结果表明，该方法能够有效地提高电力系统的暂态稳定性。
随着电力系统的不断发展，其规模和复杂性日益增加，电力系统的安全性问题日益凸显。其中，暂态安全稳定性问题在电力系统运行中起着至关重要的作用。为了提高电力系统的暂态安全性，研究人员提出了多种暂态安全稳定性的分析方法。然而，现有的方法大多是基于稳态安全分析，难以满足实际电力系统运行中对暂态安全稳定性的需求。因此，本文提出了一种基于能量耗散原理（EEAC）的暂态安全稳定约束的最优潮流计算方法，以期为电力系统的暂态安全性提供一种新的解决方案。
一、1.暂态安全稳定性与最优潮流计算
1.1暂态安全稳定性的重要性
(1)暂态安全稳定性是电力系统安全运行的重要保障，它直接关系到电力系统的稳定性和可靠性。在电力系统发生故障或扰动时，如线路故障、设备故障等，系统将经历一个暂态过程，此时系统的稳定性和安全性受到严峻考验。据统计，全球每年因电力系统故障导致的停电事故数以万计，经济损失巨大。例如，2019年美国加州发生了一起因线路故障导致的区域性停电事故，影响超过200万人，造成直接经济损失高达数亿美元。
(2)暂态安全稳定性对电力系统的稳定运行至关重要。在暂态过程中，若系统能够快速恢复正常运行，则可以最大限度地减少停电时间，降低经济损失。反之，若系统无法及时恢复稳定，可能会导致连锁故障，甚至引发电网崩溃。例如，2003年美国东北部电网发生的大规模停电事故，就是由于暂态过程中未能及时恢复稳定，导致电网崩溃，造成数百万人停电，经济损失高达数百亿美元。
(3)随着电力系统规模的不断扩大和复杂性的增加，暂态安全稳定性的重要性愈发凸显。近年来，新能源的接入、电网的智能化改造等因素，对电力系统的暂态安全稳定性提出了更高的要求。据统计，全球新能源装机容量已超过1000GW，新能源在电力系统中的占比逐年上升。在此背景下，如何保证新能源接入后的暂态安全稳定性，成为电力系统运行面临的一大挑战。以我国为例，截至2020年底，我国新能源装机容量已超过4.5亿千瓦，其中风电和光伏发电装机容量分别达到2.8亿千瓦和2.2亿千瓦，新能源在电力系统中的占比已超过30%。在这一背景下，研究基于EEAC的暂态安全稳定约束的最优潮流计算方法，对于提高电力系统的暂态安全性具有重要意义。
1.2最优潮流计算概述
(1)最优潮流计算是电力系统规划、运行和控制的重要工具，其目的是在满足系统运行约束的前提下，优化电力系统的潮流分布，实现电力资源的合理分配。根据国际大电网会议（CIGRE）的数据，全球电力系统每年大约进行数千次最优潮流计算，以确保电力系统的安全、经济和高效运行。例如，美国加州电力系统每天进行多达20次最优潮流计算，以优化电网的潮流分布。
(2)最优潮流计算通常涉及到多个优化目标，如最小化发电成本、最大化系统负荷、减少损耗等。这些目标往往需要通过数学建模和优化算法来实现。以最小化发电成本为例，通过调整发电机出力，优化燃料消耗，从而降低发电成本。据估算，通过最优潮流计算优化后的电力系统，每年可节省约5%的发电成本。
(3)最优潮流计算在实际应用中面临着诸多挑战，如非线性约束、非凸优化问题等。为了解决这些问题，研究人员开发了多种优化算法，如线性规划、非线性规划、混合整数规划等。例如，在考虑可再生能源出力的电力系统最优潮流计算中，由于可再生能源出力的不确定性，需要采用鲁棒优化方法来提高计算结果的可靠性。近年来，随着人工智能技术的发展，一些基于机器学习的方法也被应用于最优潮流计算中，以提高计算效率和精度。
1.3基于EEAC的暂态安全稳定约束
(1)能量耗散原理（EEAC）作为一种新的系统稳定性分析理论，近年来在电力系统暂态安全稳定性研究中得到了广泛关注。EEAC认为，在系统受到扰动时，系统内部会通过能量耗散过程达到新的平衡状态，从而实现暂态稳定性。在基于EEAC的暂态安全稳定约束中，通过引入能量耗散的概念，将系统内部的能量耗散过程纳入到潮流计算中，以此来评估和约束电力系统的暂态