一种新型电压无功控制的线性规划模型与算法

论文摘要

电压无功优化控制是指在满足指定约束条件的前提下,合理安排和充分利用电网中的无功功率补偿容量和调节能力,调整系统元件,优化无功分布,提高系统运行电压水平,降低损耗,确保电网的安全稳定和经济运行。 本文首先综合分析了电压无功领域的研究现状和所存在的问题,追溯了典型电压无功控制数学模型和算法的产生和发展,并比较了各类算法的优缺点和各自的适用的条件。在此基础上,论文提出了一种新型的电压无功控制的分析方法:从电力网络的初始潮流解出发,根据节点电压方程分析系统无功调节中控制量（分接头和电容器）对各节点电压的影响,并利用电网潮流P-Q解耦特性,求得简化的全网范围内控制变量和节点电压之间的线性函数关系,最后以系统有功损耗最小为控制目标,以节点电压幅值为约束,建立新型的电压无功优化控制问题的线性规划模型。此外,针对电压无功控制中分接头位置频繁动作改变系统导纳矩阵的情况,对可调变比变压器的数学模型进行了改进,将变压器支路的自导纳和互导纳改写成可调变比的二次形式,使之便于对分接头位置与状态变量间的函数关系进行线性化。 针对现代大规模的电力系统,采用对节点数目不敏感的内点算法,编制相应的优化计算程序对电压无功问题进行求解。将本文模型和算法应用于5节点系统和IEEE30节点系统的电压无功优化控制,取得了令人满意的结果;与传统的电压无功控制方法的比较分析,证明本文所提模型的正确性和算法的有效性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 电压无功控制问题研究的意义
• 1.2 电压无功控制研究现状
• 1.3 电压无功控制领域当前存在的问题
• 1.4 本文主要工作
• 第2章 电压无功优化控制模型与算法概论
• 2.1 电压无功优化控制的非线性模型
• 2.1.1 电压无功控制的目标函数
• 2.1.2 约束条件
• 2.1.3 状态空间
• 2.2 电压无功控制的线性模型
• 2.3 经典模型的解算方法
• 2.3.1 非线性规划法
• 2.3.2 线性规划法
• 2.3.3 混和整数规划法
• 2.3.4 内点法
• 2.3.5 动态规划法
• 2.3.6 人工智能方法
• 2.4 总结
• 第3章 电压无功控制的线性规划模型
• 3.1 分接头对节点导纳矩阵的关系
• 3.2 控制变量对节点电压的关系
• 3.3 约束函数和目标函数的处理
• 3.4 电压无功优化控制的线性规划模型
• 第4章 电压无功优化控制算法及实现
• 4.1 线性规划的优化算法
• 4.1.1 单纯形法
• 4.1.2 原始对偶内点法
• 4.1.3 算法评价
• 4.2 电压无功优化控制算法的实现
• 4.2.1 节点导纳矩阵中稀疏技术的应用
• 4.2.2 潮流计算中迭代矩阵的处理
• 4.2.3 原始-对偶内点法中参数的处理
• 4.2.4 PV节点的处理
• 4.2.5 对控制量的处理
• 4.3 无功优化算法流程
• 第5章 仿真计算和分析
• 5.1 5节点系统算例
• 5.2 IEEE30节点系统算例
• 5.3 算法分析
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录
• 附录B 攻读学位期间参加的科研课题
• 附录C IEEE 30母线标准试验系统数据