随着电力系统规模的不断扩大,电压失稳被认为是造成不安全运行的主要原因之一。当系统发生故障后,某些节点电压可能经历渐进的大幅度下降,负荷的功率需求无法通过发电和输电系统得到满足,最终可能演变为电压崩溃,从而引发一系列事故。 本文针对长期电压稳定具有慢动态的特点,在准稳态假设的基础上,建立了长期电压稳定仿真的系统模型。该模型考虑了发电机的饱和、过励限制和定子过流限制、有载调压变压器、动态负荷等,较为精确地反映了系统的长期动态发展过程。介绍了长期电压稳定准稳态仿真的基本原理,通过求取系统动态发展过程中的一系列暂态平衡点,从而实现长期动态仿真。详细推导了暂态平衡点的求解过程,给出了求取暂态平衡点的修正方程及其雅可比矩阵,并利用雅可比矩阵的高度稀疏性,对修正方程采用降维算法,减少了计算量和对计算机内存的占用量,提高了仿真速度。当系统受到扰动处于电压紧急状态时,可以通过协调各种控制设备动作,如改变发电机AVR的电压设定值、投切电容器组、调节有载调压变压器的分接头、甚至切除负荷,以增强电力系统的长期电压稳定性。 本文根据准稳态假设建立了含连续-离散时间的微分-代数方程约束的最优协调电压控制模型,同时,为计及有载调压变压器变比、可投切电容器组出力和待切除负荷功率的离散特性,引入了离散变量的罚函数处理机制。协调电压控制是一个复杂的动态优化问题。 本文采用现代最优控制理论中的间接法(或称变分法)求解该动态优化问题,根据Pontryagin最大值原理建立一阶最优性条件,将动态优化问题转化为两点边值问题,采用多重打靶法(multiple shooting method)求解。 本文基于最优控制原理,严格推导了这个复杂的、非线性的动态优化问题的求解过程。间接动态优化算法是求解协调电压控制问题的一种较为有效和精确的方法。从新英格兰10机39节点系统的仿真结果可看出,所提出方法能有效地协调各种控制设备动作,从而增强系统的长期电压稳定性。