并联电容补偿装置串联电抗率优化配置的研究

论文摘要

现代电力系统中谐波抑制和无功补偿存在着密切的联系。非线性负荷的大量应用给电网带来了严重的谐波问题,虽然已经广泛采取了包括安装谐波抑制装置等的一系列谐波治理措施,但是在对电网进行无功补偿时仍然不能忽略系统背景谐波的影响。本文对考虑系统背景谐波时的并联电容补偿装置串联电抗率优化问题进行了深入研究。对并联电容补偿装置的结构及原理进行分析,详细的推导补偿系统等值模型和简化模型的数学关系,得出了系统阻抗与补偿装置并联谐振时两种模型谐振次数的关系并据此确定所用物理模型。在已选模型的基础上对整个补偿系统的阻抗特性及谐波放大特性进行深入剖析。将补偿系统的物理模型抽象为数学模型,分析并得出以串抗安装容量和系统谐波因素为多目标的优化目标函数以及相应的约束条件。综合考虑目标函数及约束的特点,采用图解法对部分约束进行前期处理,将简化后的优化数学模型作为后续优化算法的基础模型。阐述了传统验算法的设计思路和遗传算法优化的流程,根据得出的优化数学模型分别采用两种方法对并联电容补偿装置的串联电抗率进行设计优化,在VC环境下用C语言编程实现算法,得到了电抗率优化参数。以蚁群算法为基础,引入遗传算法的遗传算子,以信息素更新为核心将两种算法紧密结合,提出了采用蚁群遗传算法对并联电容补偿装置串联电抗率进行优化的方案。在VC环境下用C语言编程实现算法,得出了电抗率优化参数。从谐波效果,电容性能的要求、经济效果和算法性能比较四个方面对传统验证法、遗传算法和蚁群遗传算法设计优化得出的电抗率参数进行仿真对比研究,仿真环境为matlab/simulink。仿真结果表明,与传统验算法相比,基于遗传算法和蚁群遗传算法得出的电抗率参数在满足补偿系统电压电流谐波及功率因数等约束的前提下,均能够达到更优的经济效果,并且对电容器性能的要求更低。其中蚁群遗传算法比遗传算法能够更快的收敛并得到全局最优解。验证了本文采用的数学模型及优化方法的合理性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及研究的目的意义
• 1.2 并联电容补偿装置串联电抗率优化问题的研究现状
• 1.3 并联电容补偿装置串联电抗率优化存在的问题
• 1.4 本课题主要研究内容
• 第2章 并联电容补偿装置原理与性能分析
• 2.1 引言
• 2.2 并联电容补偿装置的原理
• 2.3 并联电容补偿装置的性能分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 并联电容补偿装置电抗率优化的数学模型
• 3.1 引言
• 3.2 物理模型的参数分析
• 3.2.1 电抗率与补偿支路谐振频率的关系
• 3.2.2 本文优化问题中电抗率的意义
• 3.3 数学模型的目标函数
• 3.4 数学模型的约束条件
• 3.5 数学模型的分析及简化
• 3.6 本章小结
• 第4章 传统方法与遗传算法对电抗率的设计优化
• 4.1 引言
• 4.2 传统验算法对电抗率的设计
• 4.3 基于遗传算法的电抗率优化
• 4.3.1 优化算法的选择
• 4.3.2 采用遗传算法进行电抗率优化
• 4.4 本章小结
• 第5章 基于蚁群遗传算法的电抗率优化
• 5.1 引言
• 5.2 蚁群算法
• 5.3 基于蚁群遗传算法的电抗率优化
• 5.4 优化结果分析
• 5.5 本章小结
• 第6章 系统仿真比较及综合评优
• 6.1 引言
• 6.2 系统谐波效果分析
• 6.2.1 系统仿真模型的建立
• 6.2.2 谐波效果分析
• 6.3 电容性能的要求比较
• 6.4 系统经济效果分析
• 6.5 算法优劣分析
• 6.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢