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1、摘 要随着电力系统自动化的迅速发展，电力系统规模的不断扩大，以及用户对电能质量的要求越来越高，电力系统的可靠性就显得尤为重要，研究如何通过调度控制来规避电力系统运行的风险、提高电力系统的运行可靠性具有重要的意义。因此本文在常规的离线评估可靠性基础之上，提出运行可靠性在线控制的模型和算法。通过对电力系统运行中一些参量的在线检测和控制，实现系统运行可靠性的在线控制。在整个在线控制过程中需要从以下内容着手：首先阐述运行可靠性在线控制的基础与功能定位，确立研究内容的重点和核心；然后提出短期运行可靠性评估的指标和算法，在此基础上建立运行可靠性控制的数学模型，该模型以控制代价最小为目标函数，以发电机出力调
2、整量和节点切负荷量为控制变量，以运行可靠性指标准则为约束条件。采用比例微分积分（PID）控制系统，运用改进的粒子群（POS）智能优化算法实时调整控制器的控制系数；最后通过对IEEE RTS-79测试系统的分析，验证可靠性在线控制模型和算法的有效性。关键词：运行可靠性；在线控制；电力系统；比例微分积分；粒子群算法ABSTRACTWith the rapid development of power system automation, the expanding of the power system, and the power quality that users demand is inc
3、reasing, the power system reliability is particular important, the research on how to avoid power systems operational risks and enhance its operational reliability through controls from the dispatching centre is of great significance. So the model and corresponding algorithm of the operational relia
4、bility on-line control that base on the reliability of conventional off-line assessment will be proposed. To achieve the reliability of online control, we must detect and control some parameters on-line in the power system operation.In the control process need to start from the following that. The f
5、undamental function of the operational reliability on-line control that is the core content is interpreted at the beginning of the paper. The indices and algorithm of the short-term operational reliability are proposed as the basis of the operational reliability control. And then the mathematical mo
6、del of the operational reliability control is developed, in which the objective function is minimizing the cost of the control, the control variables are power injections and load curtailments, the constraints are operational reliability criteria. Using proportional differential integral control sys
7、tem and improved particle swarm optimization (PSO) algorithm for intelligent real-time refresh control coefficient. Finally, through the analysis of IEEE RTS-79 test system to verify reliability on-line control model and algorithm. KEY WORDS: operational reliability; on-line control; power system; p
8、article swarm optimization; proportional integral derivative; probabilistic risk目 录1 绪论11.1 可靠性定义11.2 可靠性在线控制研究背景及发展现状11.2.1 可靠性在线控制的背景11.2.2 国内外发展现状21.3 研究目的及意义31.4 主要工作32 运行可靠性在线控制的模型及算法52.1运行可靠性在线控制的基础与功能定位52.2 短期运行可靠性评估模型和指标及算法62.2.1 元件可靠性指标62.2.2 短期运行可靠性指标62.2.3 短期运行可靠性评估72.3 运行可靠性模型83 基于改进粒子群整
9、定PID控制系数的算法实现103.1 常规PID控制103.1.1 PID控制基本原理103.1.2 PID控制器参数整定方法113.2 基本粒子群优化算法123.2.1 粒子群算法的原理123.2.2 粒子群算法描述123.3改进粒子群优化算法133.3.1 惯性权重的非线性递减133.3.2 遗传算子操作的实现143.4 改进粒子群算法整定PID参数153.4.1 评价函数153.4.2 优化算法实现流程164 算例仿真分析174.1 短期运行可靠性评估174.2 运行可靠性控制策略185 结论215.1 全文总结215.2 对课题的前景展望21参考文献22致谢24各工作组要指定一名人员承
10、担信息报送工作，负责搜集和整理本组及相关成员单位的各类信息，经组长审核把关后及时报综合组，每周至少报送一条工程进展信息，每季度报送工作总结。1 绪论近年来，国民经济的快速发展带来了电力系统的快速发展，与此同时，电力用户对电力系统可靠性提出了更高的要求。因此，对电力系统可靠性实现实时控制已成为电力系统运行管理的迫切要求。掌握电力系统可靠性控制策略，可实现对现有运行方式的可靠性估计和对未来运行方式，以及规划方案的可靠性预测1。1.1 可靠性定义电力系统可靠性是对电力系统按可接受的质量标准和所需数量不间断地向电力用户供应电力和电能能力的度量2。电力系统可靠性包括充裕度和安全性两个方面。充裕度是指电力
11、系统维持连续供给用户总的电力需求和总的电能量的能力，同时考虑系统元件的计划停运及合理的期望非计划停运。充裕度又称静态可靠性，也就是在静态条件下，电力系统满足用户对电力和电能量需要的能力。安全性是指电力系统承受突然发生的扰动，例如突然短路或未预料的短路或失去系统元件现象的能力。安全性也称动态可靠性，即在动态条件下电力系统经受突然扰动，并不间断地向用户提供电力和电能量的能力。1.2 可靠性在线控制研究背景及发展现状1.2.1 可靠性在线控制的背景随着电力体制改革的深入，电力市场的初步形成，结合实际情况，积极探索电力体制改革新形式下加强可靠性管理的措施和方法，积极推广和应用概率性可靠性指标及评价体系
12、，发挥其对电力经济和安全的预警作用，已经越来越重要。目前的可靠性统计和评价体系，缺少将电网作为一个系统的评价指标。电网的可靠性统计，是一个大课题，也是一个难题，但又十分重要1。在电力系统实现厂、网分家等市场化改革后，输电公司更关心的是输电网本身在传输电力和电量方面的可靠性问题。电力系统是由各种电气元件组成的，因此电力系统的可靠性既与网络联接方式有关， 又与网络内电气元件的可靠性有关。对电力系统的可靠性进行评估和预测必须建立在充分的元件可靠性统计基础上才能获得有价值的结果。过去在电网规划和运行分析时，对电网可靠性采用的是离线计算方式，使用的是典型统计数据。这种方式只能对电网可靠性进行一些粗略的分
13、析评价。在实际系统中，由于电气设备众多，分布地域广，制造质量水平参差不齐，历史数据量庞大，因此靠简单的离线分析计算难以反应实际电力系统的真实可靠性状况。电力系统可靠性分析的有效方法应是进行在线分析。即通过信息网络自动搜集电网的历史的和当前的信息，自动按电网可靠性模型进行分析计算，从而得出反应本系统当前和未来状态的可靠性水平。采用在线方式进行电网可靠性分析，可以即时掌握和发布本系统的可靠性指标，发现影响可靠性的薄弱环节，及时提出改进和提高可靠性水平的技术措施，因此电网可靠性的在线分析和控制将是电网运行管理重要的新型技术手段之一。1.2.2 国内外发展现状目前国外在线可靠性统计评价和评估已进入起步
14、阶段。北美NECRC（North American Electrical Reliability Council）的在线可靠性评估系统对系统停电事故的特征、系统停电评估和相应停电事件的处理措施进行研究，同时应用实时可靠性判据在线寻找系统的薄弱DP点。加拿大电气协会（CEA）开发了可靠性统计评价数据系统，有近十家公司参与使用，提供可靠性统计和评估信息、自动生成日报表等，基本实现可靠性的统计评价。美国CERTS（Consortium for Electric Reliability Technology Solutions）是最早系统性进行在线可靠性研究的单位之一，在1999年开始了为期5年的在线
15、可靠性研究，2004年又将研究时间扩展到2010年。美国EPRI（Electric Power Research Institute）拟定了于2004及2005年启动的电网规划和运行项目研究计划，“事故在线分析和可靠性的可视化监测”是其中一个主要课题。EPRI给出的电力系统将来规划结构图（Architecture of Future Planning）中，概率随机潮流、发电和输电故障统计等功能已实现，而长期电力市场模拟、概率可靠性分析（PRA）等是将来计划要实现的内容；将来运行结构图（Architecture of Future Operation）中状态估计、约束最优调度等已实现，而市场模拟
16、、概率可靠性监控(Probabilistic Reliability Monitor)等是将来计划要实现的内容。从前述资料可以看出，加拿大已开始从事可靠性在线统计评价和评估的研究；从CSRTSHE和EPRI资料可以看出，美国还未开发出概率可靠性统计和分析的相关分析系统，但已将其列为将来发展的重点目标之一1。我国自1981年颁布施行了电力系统安全稳定导则3以来，先后成立了中国电机工程协会可靠性委员会和电力可靠性管理中心等机构，对电力系统可靠性进行了系统的研究。20世纪90年代，中国电力系统可靠性研究和应用有了新进展，开发了有自主版权的电源规划软件，发电厂变电所电气主接线可靠性评估软件等，并在中国三峡电力系统、东北电力系统等得到
