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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OASIS38

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