AVC分散控制模式下的变电站电压无功控制策略研究

论文摘要

电压质量对电网稳定及电力设备安全运行有重大影响,因此它是电能质量的重要指标。近年来,自动电压控制（automatic voltage control, AVC）在国内外区域电网中已得到广泛研究和应用,在优化电压质量、提高系统安全水平、减小网损、减轻调度员劳动强度方面取得了理想的效果。变电站电压无功控制（voltage and reactive power control, VQC）是自动电压控制系统的重要组成部分。本文将变电站的电压无功控制分为就地控制模式和自动电压控制系统下的分散控制模式和集中控制模式,并分别介绍各种控制模式下的研究现状。在电网自动电压控制系统分散控制模式下,设计了AVC系统的变电站部分硬件体系结构图及变电站电压无功控制系统。针对AVC分散控制模式下变电站电压无功控制系统的动态优化控制模块,本文在AVC主站下达的预测数据和指令数据的基础上建立以变压器二次侧电压、无功最接近目标值,有载调压变压器（on load tap changer transformer, OLTC）分接头和电容器组动作次数尽可能少的变电站电压无功优化控制的数学模型,利用免疫-蚁群算法求取该模型的最优控制策略;通过算例验证了该算法能够获得较好的控制精度。针对AVC分散控制模式下变电站电压无功控制系统的静态优化控制模块,由于传统变电站电压无功控制策略不适应AVC系统且控制效果较差的缺陷,本文提出了一种新的变电站电压无功控制策略。该策略基于AVC电压目标值、OLTC调节次数和电容器组投切次数构建电压无功控制多目标优化决策模型,对求解模型的可选方案建立目标决策矩阵并进行无量纲处理转化为各目标相对优属度矩阵。为克服单一赋权法的缺点,本文将改进层次分析法与离差最大化方法相结合以确定各目标的权重值,最后采用多目标决策的线性加权和法求解出最优控制策略。通过算例验证了所提控制策略的可行性和优越性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.2 课题的国内外现状综述
• 1.2.1 变电站电压无功的就地控制模式
• 1.2.2 变电站电压无功就地控制的实现装置
• 1.2.3 变电站电压无功就地控制策略研究现状
• 1.2.4 自动电压控制系统中的变电站电压无功控制模式
• 1.3 本文的主要研究工作
• 2 变电站电压无功控制的基本概念
• 2.1 变电站中的调压和无功补偿设备
• 2.1.1 有载调压变压器（OLTC）
• 2.1.2 并联电容器组
• 2.2 变电站电压无功控制的基本原理
• 2.3 变电站电压无功公式推导
• 2.3.1 不考虑负荷静态特性下的电压无功公式推导
• 2.3.2 考虑负荷静态特性下的电压无功公式推导
• 2.4 AVC 分散控制模式下的变电站电压无功控制目标
• 2.5 AVC 分散控制模式下的变电站电压无功控制系统设计
• 2.5.1 AVC 系统的变电站部分硬件体系结构图
• 2.5.2 动态优化模块设计
• 2.5.3 静态优化模块设计
• 2.6 本章小结
• 3 基于免疫-蚁群算法的变电站电压无功动态优化控制研究
• 3.1 人工免疫算法的基本原理
• 3.1.1 免疫系统的作用原理
• 3.1.2 人工免疫算法的数学描述
• 3.1.3 人工免疫算法的主要步骤
• 3.2 蚁群算法的基本原理
• 3.2.1 真实蚂蚁的觅食行为
• 3.2.2 蚁群算法的数学描述
• 3.2.3 蚁群算法的主要步骤
• 3.3 基于免疫-蚁群算法的变电站电压无功动态优化控制
• 3.3.1 变电站电压无功动态优化控制的数学模型
• 3.3.2 用于变电站电压无功动态优化控制的蚁群算法描述
• 3.3.3 变电站电压无功动态优化控制的免疫-蚁群算法流程
• 3.4 算例分析
• 3.5 本章小结
• 4 变电站电压无功静态优化控制研究
• 4.1 前言
• 4.2 变电站电压无功静态优化控制数学模型
• 4.3 变电站电压无功静态优化控制模型的求解
• 4.3.1 目标决策矩阵
• 4.3.2 各指标的相对优属度
• 4.3.3 权重系数的确定
• 4.3.4 综合控制效果及优劣排序
• 4.4 算例分析
• 4.5 本章小结
• 5 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录