基于时间—空间解耦的动态无功优化方法研究

论文摘要

电力系统的无功功率控制是一个关系到电压质量、经济运行和电压稳定的重要问题。静态无功优化问题是针对系统在某一个特定负荷情况下所进行的无功优化,在电力系统实际运行中,由于负荷不断变化,所以针对某个数据断面进行的静态无功优化实际上还不能完全满足实际运行需要。动态无功优化综合考虑了系统各节点负荷动态变化、控制设备的动作次数约束等问题,通过合理分配控制设备的动作时刻,达到从整体上优化的目的。动态无功优化是一个十分复杂的时空分布非线性混合整数规划问题。针对动态无功优化问题的时空耦合性,提出了求解动态无功优化问题的时间-空间解耦新方法。本文将动态无功优化问题分为两部分,即对其分别进行时间解耦和空间解耦。首先,在动态无功优化数学模型的基础上,利用负荷分段方法将一天内连续变化的负荷曲线分成24段,并通过积分中值定理获得每段的计算负荷值。然后制定了一种新的启发式策略进行时间解耦,即通过潮流计算得到的相邻时段网损差值初步分配控制设备动作时间,形成预动作时间表。利用控制设备之间的相关性结合负荷变化值的大小以及控制设备最大动作次数约束重新分配控制设备的动作时间,从整体上考虑无功优化问题,将动态无功优化变成几个静态无功优化问题。最后,提出了一种新的静态无功优化算法——基于邻域拓扑文化差分进化算法,在文化差分进化算法的影响函数设计时考虑粒子的邻域拓扑结构对其的影响,避免文化差分进化算法早熟。对每段静态无功优化应用基于邻域拓扑文化差分进化算法进行空间上的解耦,得到最终的优化结果。本文对提出的方法进行了仿真计算,仿真结果表明,本文提出的方法简单有效,能够有效地获得控制设备一天的控制方案,在处理动态无功优化问题时取得了较好的优化结果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 无功优化的背景及意义
• 1.2 静态无功优化的研究现状
• 1.2.1 静态无功优化的概念
• 1.2.2 静态无功优化的算法
• 1.2.3 人工智能优化算法
• 1.3 动态无功优化的研究现状
• 1.3.1 动态无功优化的概念
• 1.3.2 动态无功优化的算法
• 1.4 本文研究主要内容
• 第2章 无功优化问题综述
• 2.1 引言
• 2.2 无功优化问题的基本思路
• 2.3 无功功率与补偿理论
• 2.3.1 无功功率与电压的关系
• 2.3.2 无功与有功网损的关系
• 2.3.3 无功平衡理论及传输特性
• 2.4 动态无功优化的求解难点
• 2.5 本章小结
• 第3章 基于启发式策略的时间解耦
• 3.1 引言
• 3.2 负荷预测的数据处理
• 3.2.1 负荷分段的原则
• 3.2.2 负荷分段的结果
• 3.3 启发式策略的制定
• 3.3.1 控制设备的预动作时间表的确定
• 3.3.2 控制设备动作时间表的动态整
• 3.4 本章小结
• 第4章 基于邻域拓扑文化差分进化的空间解耦算法
• 4.1 引言
• 4.2 基于邻域拓扑文化差分进化算法
• 4.2.1 文化算法
• 4.2.2 差分进化算法
• 4.2.3 邻域拓扑结构
• 4.2.4 基于邻域拓扑文化差分进化算法
• 4.2.5 基于邻域拓扑文化差分进化算法在无功优化中的应用
• 4.3 仿真及分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 动态无功优化计算与仿真
• 5.1 引言
• 5.2 数学模型及计算方法
• 5.2.1 动态无功优化的数学模型
• 5.2.2 基于时间-空间解耦的动态无功优化方法
• 5.3 仿真分析
• 5.3.1 IEEE14 节点系统仿真分析
• 4.3.2 IEEE30 节点系统仿真分析
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢
• 附录