密云地区电网无功优化的-研究

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1、华北电力大学硕士学位论文第一章绪论1.1电力系统无功优化的重要意义电压是电能质量的重要指标，电能质量对电力系统的安全与经济性运行，对保证用户安全生产和产品质量以及电气设备的安全与寿命有重要的影响。评价电压水平的好坏主要可从两方面考查:一是电压的幅值是否在合理的范围之内;三是电压波动的幅度。系统运行电压太高，容易超过设备的耐受极限，引起设各的绝缘破坏，从而影响系统的安全稳定运行;而电压太低会使损耗增大，影响系统的经济性，严重时可能会引起电压崩溃，造成重大事故。电力系统无功的合理分布是保证电压质量的基本条件。一方面，无功过剩将抬高系统电压

2、，使电压越上限运行，危害系统和设备的安全，同时过多的无功备用也会造成不必要的浪费;另一方面，无功不足将导致系统电压降低，用电设备不能充分利用，过低的电压还可能引起电压崩溃等严重事故。所以，有效地控制和合理的无功补偿与无功平衡，不仅能保证电压质量，而且能提高电力系统运行的稳定性和安全性，降低电能损耗，充分发挥经济效益。针对以上问题，人们提出了无功优化的概念，就是在保证满足运行约束的同时，通过调整发电机端电压，变压器分接头位置，无功补偿装置(如电容器，静止补偿器和调相机)等手段，最大限度地改善电压质量，降低网损。获取最大的经济效益。在我国

3、，随着电力系统的迅速发展，电网规模越来越大，结构也日趋复杂，使系统的稳定性问题更加突出，通过无功优化，不仅能改善电压质量，提高系统稳定性，还能降低有功网损，节约能源，因此，无功优化无论在理论上还是实用上都具有十分重要的意义。无功优化是一个复杂的非线性优化问题，用什么方法对它进行求解，一直是电力系统专家、学者和工程技术人员研究的重点。粒子群算法作为一种新兴的优化算法，具有适用范围广，寻优能力强，程序实现简单等优点，很适合于求解象无功优化之类的复杂非线性优化问题。所以，如何利用粒子群算法来求解无功规划优化，并将其实用化，是本论文将要进一步

4、研究的中心问题。1.2国内外无功优化的研究概况早在六十年代，电力系统无功优化就受到了国内外学者的关注，经过多年的研究，己经取得了大量成果。总的来看，电力系统的无功问题可以分为两类:一类是华北电力大学硕士学位论文对系统稳态运行情况下的运行状态进行优化，目的是进行无功平衡，以提高运行电压水平、降低损耗;另一类是研究系统在扰动情况下的电压稳定性。前者根据所研究问题的时间跨度、目标函数和解决方法又可以进一步细分。本文的研究内容为稳态运行时的无功优化及电压控制，不涉及暂态和动态情况下的电压稳定性。所谓无功优化，就是当系统的结构参数及负荷情况给定

5、时，通过对某些控制变量的优化，所能找到的在满足所有指定约束条件的前提下，使系统的某一个或多个J性能指标达到最优时的无功调节手段。·电力系统无功优化主要有以下特点:(1)非线性无功优化问题是一个复杂的非线性规划问题，其目标函数直接或间接包含潮流方程;为了满足功率平衡，约束条件中也包含了潮流计算方程而潮流方程就是典型的非线性方程。(2)连续性与离散性并存控制变量中的发电机出口电压是可连续调节的;而其它无功调节设备如:变压器分接头、电容器、电抗器等无功补偿设备都是不可连续调节的，具有明显的离散Ao因此控制变量就具有了连续性与离散性相混合的特

6、点。(3)大规模现代电力网络包含众多的节点和出线。越是靠近负荷，越是电压等级低的网络，其点数与分支越多，网络越复杂。·针对无功优化的特点，近年来许多专家学者就此做了大量的研究，并将各种优化算法应用于这一领域，目前己取得了许多成果。人们对它研究的不同之处主要表现在以下几个方面:目标函数不同、优化时段不同、优化方法不同。(功目标函数不同在实际运用中，由于不同的人想要通过无功优化达到的目的或者使用的方法不同，所以无功优化的目标函数也不尽相同。主要有以下几种:系统有功损耗最小;保证最优的电压质量，使电压与额定电压值相差最小;无功补偿设备投资最

7、小;变压器分接头和电容器投切次数最少;或者综合考虑以上IL种目标的多目标无功优化等。以网损最小为目标函数的无功优化。文献〔1」以全天系统网损之和(能量损耗)最小为目标函数，选取电容器投切和有载调压分接头调节为控制手段。将电压作为约束考虑。考虑电压质量的无功优化多是将电压约束转换成目标函数，或是先满足系统电压约束要求，再对网损进行优化。文献【2〕不仅考虑了电压质量、网损的目标函数，还将无功容量预裕度、系统负荷预裕度引入到日标函数，并将其映射到模糊数学的隶属度函数，对其进行多目标无功优化。z华北电力大学硕士学位论文文献〔3」将无功优化问题

8、分阶段处理，先调节电容器变量使网损最小，然后再调节变压器分接头满足电压约束。将电容器变化量引入目标函数，以求达到兼顾降低网损和降低电容器投切次数的要求。(2)优化时段不同按照优化时段跨度长短，无功优化可分为的规划优化与无