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高可靠性变时段区域电网无功优化技术研究

作　者: 李美
导　师: 程新功
学　校: 济南大学
专　业: 模式识别与智能系统
关键词: 区域电网无功优化先导节点变时段多重分形
分类号: TM714.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

在电力系统实际运行优化中,在线负荷是不断波动的,为了保持系统处于最优状态,需要在理论上实时不断地进行动态的无功优化。所谓无功优化,就是通过对有载调压变压器分接头、无功补偿装置和发电机无功出力的调度,实现电网无功的合理分配,达到提高电压质量和降低网损的目的。实际无功优化过程中需要解决两大问题:第一,如何确定优化时刻。传统方法通常选择每天24个时刻中各个时刻作为固定的优化时刻,由于实际负荷是随时间变化的,在有的时间段,负荷波动幅值小,持续时间段,在这样的时间段内进行优化控制,会造成变压器、电容器等补偿设备的频繁动作,减少了补偿设备的使用寿命;在有的时间段,负荷波动较剧烈且持续时间较长,如果不及时进行优化,会使控制效果滞后,甚至产生相反的效果。因此,选择一个合理的优化时刻确定方法对减少补偿设备的频繁动作起着关键作用。第二,依据电网中哪个节点的负荷变化情况来确定全网的优化时刻。在实际电网中包含多个节点,依据每个节点的负荷变化情况,分别确定各个节点的优化时刻,由于各个节点负荷变化情况不同,容易造成各个节点的优化时刻的不同。因此,需要确定一个能够反映全网电压水平的节点,依据该节点的负荷变化情况来确定全网的优化时刻。为了解决这两大问题,本论文提出了一种高可靠性变时段区域电网无功优化方法。第一,针对如何确定优化时刻的问题,本论文提出了基于负荷多重分形特征参量的变时段方法。负荷的变化每天都比较近似,但又不是周期性的变化,这种情况符合非线性动力学中的分形理论,以每天补偿设备的最大动作次数为目标,将一天24个时刻中多重分形特征参量类似的时段进行合并,从而得到合理的补偿时段,只在每个补偿时段进行一次优化,该方法大大减少了变压器或无功补偿装置的动作次数。第二,针对依据电网中哪个节点的负荷变化情况来确定全网优化时刻的问题,本论文提出了依据电网中先导节点的负荷变化情况来确定全网的优化时刻,先导节点能够代表全网的电压水平,与电网中其它节点有着密切的关系。本文所做的主要工作包括:首先,选取先导节点作为确定分时段所依据的负荷变化节点。本论文采用潮流灵敏度矩阵选择电网中先导节点,该方法能很好地解决优化过程中各个节点的优化时刻无法实现相互协调的问题。其次,如何确定优化时刻来减少变压器和无功补偿装置动作次数的问题,提出创新的基于负荷多重分形特征参量变时段方法。应用分形理论,计算一天24个不同时刻的多重分形特征参量。以每天补偿设备的最大动作次数为目标,利用谱系聚类算法,合并多重分形特征参量类似的相邻时段,形成合理的补偿时段,只在每个补偿时段进行一次优化,达到减少补偿设备动作次数的目的。最后,进行仿真和实际应用。编写分时段算法程序,并进行仿真,调试。通过对分时段所得到的分段结果进行分析,验证了基于多重分形特征参量变时段方法的有效性;通过将本论文所提出的选择先导节点方法和变时段方法应用到实际电网优化中,进一步证明本论文所提出的高可靠性变时段区域电网无功优化方法很好解决了无功优化中存在的问题。

全文目录

摘要  8-10
ABSTRACT  10-12
第一章绪论  12-18
  1.1 选题的背景和意义  12-13
  1.2 问题提出  13
  1.3 国内外研究现状  13-17
    1.3.1 电力系统无功优化研究现状  13-14
    1.3.2 先导节点现有选择方法  14-15
    1.3.3 传统无功优化解决方法  15-17
  1.4 本文所做的主要工作  17
  1.5 本章小结  17-18
第二章无功优化数学模型及其算法  18-34
  2.1 “集中优化”数学模型  18-20
    2.1.1 系统的潮流等式约束方程  18-19
    2.1.2 变量的不等式约束方程  19
    2.1.3 目标函数  19-20
  2.2 “集中优化”算法——牛顿法  20-26
    2.2.1 牛顿法的基本思想  20-21
    2.2.2 牛顿法在“集中优化”中的应用  21-26
  2.3 无功优化过程中存在问题  26-27
  2.4 先导节点定义与选择  27-32
    2.4.1 先导节点定义  27
    2.4.2 潮流灵敏度矩阵  27-29
    2.4.3 潮流灵敏度矩阵求解先导节点  29-32
  2.5 本章小结  32-34
第三章基于负荷多重分形特征参量变时段方法  34-54
  3.1 分形理论概述  34-35
    3.1.1 分形概念  34
    3.1.2 分形的特征  34-35
  3.2 电力负荷分形特征研究  35-40
    3.2.1 分形时间序列的特征量  35-37
    3.2.2 R/S 分析法及其具体步骤  37-38
    3.2.3 电力负荷分形特征的验证结果  38-39
    3.2.4 V 统计量计算方法  39-40
  3.3 电力负荷多重分形特征研究  40-45
    3.3.1 多重分形特征参量计算方法与意义  40-43
    3.3.2 电力负荷多重分形特征参量Δα计算步骤  43-44
    3.3.3 电力负荷多重分形特征的验证结果  44-45
  3.4 基于负荷多重分形特征参量变时段方法思想  45-46
  3.5 谱系聚类算法  46-47
  3.6 基于负荷多重分形特征参量变时段方法流程图  47-48
  3.7 基于负荷多重分形特征参量变时段方法的仿真及结果分析  48-52
    3.7.1 仿真所用负荷数据  48-49
    3.7.2 基于负荷多重分形特征参量变时段方法分时段仿真结果及分析  49-52
  3.8 本章小结  52-54
第四章高可靠性变时段区域电网无功优化技术实际应用  54-66
  4.1 POWER CL 无功优化系统  54-59
    4.1.1 系统结构  54-55
    4.1.2 工作流程  55-56
    4.1.3 离线优化模式  56-58
    4.1.4 在线优化模式  58-59
  4.2 POWER CL 无功优化系统在某供电公司的运行情况  59-64
    4.2.1 优化前电网状况  59-60
    4.2.2 改造方案  60-64
    4.2.3 安装本系统后对电网的改善  64
  4.3 本章小结  64-66
第五章结论与展望  66-68
  5.1 结论  66-67
  5.2 展望  67-68
参考文献  68-72
致谢  72-73
附录  73
  一、在校期间发表的学术论文  73
  二、在校期间参加的项目  73
  三、在校期间获奖情况  73

高可靠性变时段区域电网无功优化技术研究

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