基于搜寻者优化算法的电力系统无功优化

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1、西南交通大学学位论文创新性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。本学位论文的主要创新点如下：本文采用一种新的群集智能算法一搜寻者优化算法应用到电力系统无功优化当中。仿真结果表明，搜寻者算法相对其他优化算法在用于电力系统无功优化的时候有良好的收敛性和稳定性。西南交通大学硕士研究生学位论文第1页第1章绪论1．1本文课题的研究意义随

2、着科学技术的进步和经济的不断发展，电能已经成为一种最重要的能源；具有易于大量生产、集中管理、长距离输送等优点，和国民经济与人民生活息息相关，被广泛的利用。电力系统是现代社会中最重要、最复杂的工程系统之一，供应着社会生产和生活所需的的大部分能量，同时耗费了大量的煤、石油等一次能源，对电力系统这样一个对社会生产和生活都有重大意义的大规模生产系统来说，提高运行效率以及运行的经济性的必要性是勿庸置疑的。因此电力系统的无功优化问题一直受到电力系统工程技术人员和研究学者的重视。当有功电源布局、网络结构、负荷分配确定后，无功电源的分布、无功功率的传输以及无功功率的

3、管理将直接影响电力系统的经济运行。因此，为解决电力系统的电压质量问题，保证系统的安全经济运行，必须做好无功电源的规划和建设，加强无功和电压管理，进行合理的无功补偿和安装必要的调压设备。电力系统无功优化是指当系统的结构参数及负荷状况给定时，通过对控制变量的优化，所能找到的在满足所有指定约束条件的前提下，使系统的某一种或者几种性能指标达到最优时的无功调节手段。在保证现代电力系统安全性和经济性方面，无功优化的重要性已得到全球的关注。电力系统无功优化是在电力系统有功负荷、有功电源及有功潮流分布己经给定的情况下，以发电机、机端电压幅值、无功补偿电源容量和可调变

4、压器分接头位置作为控制变量，而以发电机无功出力、负荷节点电压幅值和支路输送功率作为状态变量，应用优化技术或人工智能技术在满足电力系统无功负荷的需求下谋求合理的无功补偿点和最佳补偿容量，使电力系统安全、经济地向用户供电。系统无功分布的合理与否直接影响着电力系统的安全与稳定。由于无功不足造成的灾难性事故一再发生，例如1977年美国纽约大停电和1987年东京大停电均因为高峰负荷时无功不足造成电压崩溃【l】。得到的教训是系统应有一定的无功紧急备用容量，以便在事故状态下能使中枢点的电压维持在西南交通大学硕士研究生学位论文第2页一定的水平。另一方面，无功功率的过

5、剩将引起系统的电压升高，使设备绝缘受到威胁甚至引发绝缘击穿事故。同时大量的无功功率在系统中流动不仅要增加有功损耗、占用输电线路和设备的容量、产生线路电压降影响电压质量，降低了系统的稳定性。因此，对系统中的无功功率必须加以控制，合理安排无功补偿和调节设备的容量和安装位置，限制无功功率在系统中的流动。由此可见，合理的无功分布是电力系统安全稳定运行的前提保证，也是提高系统运行经济性、可靠性的有效方法。电力系统无功优化闯题分为规划优化和优化控制两类。规划优化计算无功补偿设各的最优安装位置、类型和容量，以达到节省投资费用的目的。运行优化控制阀题认为无功补偿设备

6、的配置己定，需要根据实际负荷和运行方式的变化情况，确定无功补偿设备的投切方案和变压器分接头位置等，以达到在满足电压质量要求的情况下，网损最小，或运行费用最小。目前我国电网的实际运行和调度方式的安排多数仍是依靠经验，与发达国家相比，普遍存在电压质量水平偏低、网损偏高的现象，这不但造成巨大的经济浪费，还直接影响工农业生产的正常运行。电力系统无功优化是降低网损、节约能源、提高电网运行水平的重要措施，也是指导调度人员安排运行方式和计划部门进行电网无功优化不可缺少的工具。电力系统无功优化调度如不考虑控制设备是否允许连续调整，单纯追求电压水平和翳损的无功优化，称

7、之为静态无功优化调度。如果在无功优化过程中为适应负荷的动态变化计及控制变量的日允许操作次数限制，本文称这种无功优化为动态无功优化调度，由于它要考虑电力系统各种负荷水平和运行状态下调度结果的相关性，因此比静态优化问题更加复杂。由于电力系统规模日益扩大，以及无功调节手段的多样化，使褥单凭经验进行无功配置己经不能适应现代电力系统的需要。而电力系统自动化技术、电子技术和计算机技术的飞速发展为实现无功电压优化提供了坚实的物质基础，在此基础上研究建立无功电压优化模型，提出相应的算法，得出能付诸实施的无功电压优化方案。总之，通过开展对无功电压优化闯题的研究，实现电

8、力系统无功电压优化配置，提高电力系统安全稳定性和经济性，实现电网的合理调度，具有十西南交通大学硕士研究生学位