无功优化计算中修正方程降维及降损分布研究

论文摘要

无功优化是电力系统计算的重要内容,是实现电力系统安全经济运行的有效措施之一。无功优化是最优潮流计算研究的一个分支问题,包含了无功规划优化和无功运行优化两方面的内容。本文着重研究无功运行优化,即研究在无功补偿节点位置和无功补偿装置出力的调整范围都确定的条件下,综合运用各种无功调节措施以达到降低系统网损的目的。在常规无功优化方法中除平衡节点外,其它发电机节点的有功出力均为固定值;与此相比,多个有功出力可调发电机节点（论文中将其称为广义平衡节点）共同参与无功优化能得到更好的降损效果。针对常规无功优化方法的不足,论文建立了允许多个广义平衡节点共同参与潮流调整过程的无功优化数学模型,并给出了利用内嵌二次罚函数的非线性原-对偶内点法求解该问题的计算过程。采用非线性原-对偶内点法求解无功优化问题时,修正方程的计算占据了整个求解过程的大部分时间。论文针对非线性原-对偶内点法中修正方程的结构特点,通过选择适当的优化变量,并对各种类型的变量重新排序后,对修正方程进行降维处理,得到了仅与系统节点数相关的修正方程结构,提高了无功优化的计算速度。论文根据节点注入功率表达式,推导出一种可求解包括平衡节点在内的系统各节点网损微增率的算法。结合网损微增率的物理意义,论文提出一种确定广义平衡节点位置的方法,即将所有发电机节点的网损微增率按照从大到小的顺序排列后,选择前m个发电机节点作为广义平衡节点共同参与无功优化。论文最后通过不同规模的算例验证了所提无功优化方法、降维处理措施以及确定广义平衡节点位置等方法的正确性和有效性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题背景及研究意义
• 1.2 国内外的研究动态
• 1.2.1 无功优化的研究现状
• 1.2.2 内点法在无功优化计算中的应用
• 1.3 本文主要内容和研究方法
• 1.3.1 建立含多个广义平衡节点的无功优化数学模型
• 1.3.2 对无功优化计算中的修正方程进行降维处理
• 1.3.3 提出利用节点网损微增率确定广义平衡节点位置的方法
• 1.4 本章小结
• 第2章 含多个广义平衡节点的无功优化模型
• 2.1 引言
• 2.2 非线性原-对偶内点法的基本原理
• 2.3 含多个广义平衡节点的无功优化模型
• 2.3.1 节点定义
• 2.3.2 变压器支路模型
• 2.3.3 节点功率方程约束
• 2.3.4 不等式约束条件
• 2.3.5 对离散变量的处理方法
• 2.3.6 建立无功优化数学模型
• 2.4 本章小结
• 第3章 无功优化计算中修正方程的降维处理
• 3.1 引言
• 3.2 修正方程的降维处理
• 3.3 在计算中对相关参数的选择和处理
• 3.3.1 各变量初值的选择问题
• 3.3.2 迭代步长和壁垒参数的选择
• 3.3.3 引入二次罚函数时的惩罚因子问题
• 3.4 算例分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 计算节点网损微增率的方法
• 4.1 引言
• 4.2 节点网损微增率的计算方法
• 4.2.1 转置雅可比矩阵法
• 4.2.2 导纳矩阵法
• 4.2.3 基于扩展功率方程的节点网损微增率算法
• 4.3 算例分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 算例分析
• 5.1 测试系统介绍
• 5.2 多个广义平衡节点参与优化的降损效果对比分析
• 5.2.1 IEEE 9 算例结果
• 5.2.2 IEEE 14 算例结果
• 5.2.3 IEEE 30 算例结果
• 5.2.4 算例分析
• 5.3 根据网损微增率确定广义平衡节点位置方法的分析
• 5.3.1 不同优化方式的结果对比
• 5.3.2 算例分析
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢
• 详细摘要