考虑电压稳定的无功优化研究及其实现

论文摘要

电网跨地区互联和电力市场的快速发展在带来显著经济效益的同时，也对电力系统经济、安全、稳定运行提出了更高的要求。传统的无功优化通常考虑的仅仅是提高电网的电压质量和降低网损，当系统的传输容量有足够的裕度时，这种只考虑经济效益和基本运行约束的做法是适当的。然而，随着电力系统的不断发展，负荷迅速增加，远方电源供电比重增大，以致在负荷高峰时传输容量有可能接近极限，增加了出现电压崩溃并发展为全网性事故的可能性。因此，协调电力系统的经济性、安全性于一体显得尤为重要。 本文结合实际电网，提出了考虑电压稳定约束的无功优化，定义了电压稳定约束电压下限及动态无功储备的概念，计算出保证电网电压稳定的关键母线节点电压下限和机组动态无功备用率，提供给无功优化控制系统，作为电压控制计算的约束条件，利用已有AVC系统的控制手段，实现了两者的协调，从而保证系统电压稳定性的同时具有较高的电压质量。 本文采用连续潮流法进行电压稳定性分析，可以得到全网的PV曲线，清晰的看到电压随负荷的变化曲线，使得对全网电压稳定裕度和电压稳定性有了一个全面具体的了解。并详尽的分析了无功优化设备的调节对电压稳定性的影响。 由于考虑到实际电力系统的规模和在实际应用中对软件计算时间的要求，本文采用了原对偶内点法进行优化，保证了实际应用的可行性。 通过实际应用表明，本文提出的方法较好的平衡了系统的经济性和安全性，优化后控制设备动作合理，能够在保证一定的电压稳定裕度的基础上有效的降低系统网损，进一步的提高电压质量，在福建电网中取得了成功的应用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 本课题研究的相关背景
• 1.1.1 无功优化研究的意义
• 1.1.2 电压稳定研究的意义
• 1.2 无功优化研究的现状
• 1.2.1 无功优化模型
• 1.2.2 无功优化算法
• 1.2.2.1 运筹学方法
• 1.2.2.2 人工智能方法
• 1.3 电压稳定研究的方法
• 1.4 本文的研究意义
• 1.5 本文的主要内容
• 第二章 无功优化与电压控制
• 2.1 引言
• 2.2 无功优化的特点
• 2.3 电压与无功的关系
• 2.4 有功网损与无功的关系
• 2.5 常见的无功优化设备
• 2.6 无功优化控制模式
• 2.6.1 电压无功分散控制模式
• 2.6.2 电压无功集中优化控制模式
• 2.7 本章小结
• 第三章 连续潮流法电压稳定性分析
• 3.1 引言
• 3.2 连续潮流法
• 3.2.1 弧长连续潮流法
• 3.2.2 连续潮流法的关键环节
• 3.2.3 发电机最大励磁限制对电压稳定性的影响
• 3.2.4 求取静态电压稳定裕度的计算条件
• 3.2.5 连续潮流的计算步骤和流程
• 3.3 算例仿真
• 3.4 应用实例
• 3.5 本章小结
• 第四章 原-对偶内点法无功优化
• 4.1 引言
• 4.2 原-对偶内点法
• 4.3 原-对偶内点法无功优化
• 4.3.1 无功优化的模型
• 4.3.2 无功优化控制变量
• 4.3.3 控制变量的改变对导纳矩阵的影响
• 4.4 仿真分析
• 4.5 无功优化对电压稳定的影响
• 4.5.1 并联补偿设备对电压稳定性的影响
• 4.5.2 OLTC对电压稳定性的影响
• 4.5.3 发电机对电压稳定性的影响
• 4.6 本章小结
• 第五章 考虑电压稳定约束的无功优化在福建省网的实现
• 5.1 引言
• 5.2 电压稳定约束电压下限
• 5.3 动态无功储备
• 5.4 考虑电压稳定约束的无功优化模型
• 5.4.1 目标函数
• 5.4.2 等式约束条件
• 5.4.3 不等式约束条件
• 5.4.4 考虑电压稳定约束的无功优化流程
• 5.5 考虑电压稳定约束的无功优化在福建省网的实现
• 5.5.1 福建电网的现状
• 5.3.2 考虑电压稳定约束的无功优化系统
• 5.3.3 福建省网应用结果及分析
• 5.6 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 不足和前景展望
• 参考文献
• 读研期间发表的论文和参与的科研项目
• 致谢