城市高压电网无功优化

论文摘要

电力系统无功优化是通过调节电网中的无功控制设备来改变无功潮流在网络中的分布,从而达到降损节能和改善电压质量的目的。所以说,无功优化问题的研究,不但具有理论意义,而且还有实际应用价值。无功优化问题是一个多变量、多约束的混合整数规划问题,它的变量不但有连续变量而且还有离散变量,这就使得优化问题的求解变得十分复杂。城市电网的变电站低压母线侧装有并联电容器组,综合考虑变压器分接头的调节和电容器组的投切可进行城市电网无功优化。变压器分接头调整和电容器组的投切都是离散变量,可以对变压器和电容器分别进行调节。在传统的处理方法中,基于分支-定界法的混合整数规划能够有效地解决优化计算中变量的离散性问题,但是计算量相当庞大。鉴于变压器分接头档位和补偿电容器组投切组数的离散特性,本文采用简单实用的处理方式。对电容器,构造一个表示投切状态的辅助函数,将离散变量转化为连续变量。设定电容器状态初始值为0.5,当新计算的状态值偏离0.5时,让它的值直接滑向两端,最优结果以整数0（退出）或者1（投入）输出。最小化目标为由电能损耗和设备调节代价构成的综合费用。设备调节代价包括无功补偿和变压器分接头的调整费用。约束条件包含由节点功率平衡方程构成的等式约束和由支路功率、节点电压、无功补偿量、变压器分接头数构成的不等式约束。为改善迭代收敛特性,在目标函数中引入权重系数。对于最优问题的求解,采用变尺度法。在求解过程中,根据拉格朗日乘子法和罚函数法构成增广目标函数,涉及到目标函数的一维搜索、罚因子数值的选取、梯度的计算和单位阵的迭代等。通过两个系统进行计算分析,结果提供优化前后的有功总损耗大小、电容器组状态。试算表明该方法简单实用,计算速度快,可以提高系统运行的综合经济性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• Contents
• 1 绪论
• 1.1 无功优化
• 1.2 电力系统无功优化方法分析比较
• 1.3 用于电压控制的设施和手段
• 1.4 本文的主要工作
• 2 最优潮流
• 2.1 梯度法应用
• 2.2 不等式约束问题
• 2.3 一维搜索
• 2.4 变尺度法
• 3 无功优化
• 3.1 电容器的处理
• 3.2 无功优化的目标函数
• 3.3 无功优化目标函数的约束条件
• 3.4 无功优化问题的最优求解
• 3.5 变尺度法最优潮流的步骤
• 4 算例及结果分析
• 4.1 算例分析
• 4.2 结果分析
• 5 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录I 攻读硕士学位期间发表的学术论文