电力系统无功优化分析

论文摘要

无功优化是电力系统运行与控制中的一个传统课题,是保证系统安全经济、稳定运行的有效手段,是降低系统网损、提高电压质量的重要措施。电力系统无功优化的分析对电力系统实际运行具有重要意义。电力系统无功优化问题是一个复杂的非线性混合整数规划问题,其控制变量既有连续变量又有离散变量,优化过程十分复杂。针对无功优化问题,人们提出了众多的求解方法,目前常用的、比较成熟的方法主要有非线性规划法、线性规划法、混合整数规划法、人工智能方法等。在这些方法中,原对偶内点法具有突出的优点。该方法的计算时间对问题的规模不敏感,不随问题规模的增大而显著增大,而且具有很好的鲁棒性和收敛性,因而近年来,原对偶内点法在求解无功优化问题中应用广泛。电力系统无功优化是一个多目标优化问题,而在应用中,传统的无功优化模型几乎都是以系统有功网损最小为目标函数的单目标优化。这种单目标无功优化的数学模型不能对无功优化问题进行准确的描述,单纯的追求经济性不仅忽略了电压质量,也容易使系统运行在极限状态,从而大大降低系统的安全性和稳定性。本文在传统无功优化模型的基础上,建立了以网损最小和电压质量最好为目标函数的多目标无功优化模型。通过对目标函数加权建立妥协模型,使多目标问题转化为单目标问题,并采用非线性原对偶内点法对优化模型进行求解。针对固定权重法的缺点,本文对系统各个节点进行灵敏度分析,根据节点灵敏度系数的不同选取不同的权重因子,从而获得一个较为合适的优化结果。通过多个系统模型的计算分析,本文采用的多目标无功优化模型和算法能够有效地降低系统网损,提高系统电压质量水平,并且计算性能好、计算速度快,对系统规模不敏感,从而证明了本文的模型和算法是正确有效的。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究目的和意义:
• 1.1.1 无功功率对电力系统的影响
• 1.1.2 无功优化的意义
• 1.2 电力系统无功优化的研究现状
• 1.3 无功优化面临的新问题
• 1.4 论文的主要工作
• 第二章 无功优化的模型和算法
• 2.1 无功优化的模型
• 2.1.1 无功优化的目标函数
• 2.1.2 约束条件
• 2.2 无功优化的经典算法
• 2.2.1 线性规划法
• 2.2.2 非线性规划法
• 2.2.3 混合整数规划法
• 2.2.4 动态规划法
• 2.3 人工智能算法
• 2.3.1 遗传算法
• 2.3.2 模拟退火法
• 2.3.3 粒子群算法
• 2.3.4 人工神经网络
• 2.4 无功优化方法总结
• 第三章 基于原对偶内点法的多目标无功优化
• 3.1 内点法的分类
• 3.2 多目标无功优化模型
• 3.3 目标函数的转换
• 3.4 非线性原对偶内点法
• 3.4.1 算法原理
• 3.4.2 修正方程组的化简
• 3.4.3 初始点的选择
• 3.4.4 壁垒参数的调整
• 3.4.5 迭代步长的确定
• 3.4.6 迭代停止准则
• 第四章 算例分析
• 4.1 IEEE 14节点系统
• 4.1.1 IEEE 14节点系统数据
• 4.1.2 IEEE 14节点系统计算结果
• 4.1.3 离散量的处理
• 4.1.4 权重对结果的影响
• 4.2 IEEE 30节点系统
• 4.2.1 IEEE 30节点系统数据
• 4.2.2 IEEE 30节点系统计算结果
• 4.2.3 权重对结果的影响
• 4.3 IEEE 118节点系统
• 4.4 IEEE 300节点系统
• 4.5 山东电网计算数据
• 4.6 权重的选取
• 4.7 结果分析
• 第五章 结论
• 5.1 论文的主要工作
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 学位论文评阅及答辩情况表