基于差分退火理念之电力动态无功优化研究

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1、基于差分退火理念之电力动态无功优化研究第一章绪论1.1无功优化研究的背景与意义随着社会经济的发展，社会生产对电能的需求与日俱增，电力系统规模日益扩大，区域之间的系统互联也逐步加强，系统运行的安全性和可靠性受到了更大的挑战；同时，随着国家能源战略的调整，电力市场的幵放以及电力体制改革，用电管理逐步市场化，促使供电部门越来越重视电力系统的安全、可靠、经济运行⑴。电压是衡量电能质的主要指标之一[2]，电压质量对电力系统的安全、经济运行至关重要，对保证电力用户日常的安全生产和产品质量以及用电设备使用寿命等有着重要的影响[3]。电压是反映电能质量好坏的重要指标，对无功功率实施合理有效的

2、控制是提高电压质量的必要手段，也是保持系统电压稳定性、降低线损和提高系统经济运行水平的重要技术措施。若系统无功功率储备不足或区域无功功率出现较大缺额，而又得不到合理有效的控制，一旦系统发生扰动，就可能出现系统电压过低，产生电压崩溃，甚至导致整个系统解列，致使大面积停电，如1983年瑞典电网系统大停电、1987年日本东京电网大停电以及2003年的美加大停电等都是由于负荷爬坡时无功补偿容量不足，导致系统电压崩馈，从而给社会造成了巨大的经济损失；相反，如果无功功率过剩或过度补偿，会导致系统电压过高，危害系统和设备的安全运行，同样也会对用电设备的使用寿命造成影响。此外，无功功率的不合

3、理流动一方面影响电网的安全运行，另一方面造成网络损耗增大，不利于电网的经济运行。为了保证电网运行的安全性、提高用户的用电质量，应该充分合理的运用各种现有的无功电压调节手段，加强无功电压的调控能力，合理控制系统无功流向，提高电压合格率，保证系统安全、可靠、经济运行。1.2国内外研究综述在过去的几十年中，相对于成熟应用的有功频率控制技术，无功电压控制技术发展则明显滞后，造成目前这种局面的主要原因是：第一，直到最近二十年，电压稳定现象才成为关系电力系统安全运行的重要问题；由于电力系统前期的大规模投资建设使得电力传输系统在很长的时间里在轻载运行，影响系统稳定的主要因素是暂态稳定。第二

4、，无功功率不能远距离输送，使得电压控制多年以来一直等同于局部控制。第三，对于有功功率的监视和控制，只需要很少的变量；而对于遍布整个系统的负荷母线，则需要监视和控制大量的母线电压数据，实现较为困难。随着电力系统的发展，这种状况显然不能满足需求。目前，国内外很多学者已经对电力系统无功电压控制的理论都有较为深入的研究，而且各国电力部门也意识到控制无功电压，提高电网的电压质量对电力系统安全运行的重要性。自动电压控制（automaticvoltagecontrol，AVC)系统逐步被各国电网采用[6]，我国电网在大部分发电厂安装了AVC系统，并取得了很好的控制效果，但是由于AVC主要是

5、依靠发电机励磁系统进行调节，对于供电区域内其它变电站以及远距离的受电末端调节能力有限，因此必须综合其它的调压手段对整个供电区域进行无功电压调节。电力系统无功电压调节是指在现有网络结构的基础上，根据已知负荷分布，通过调节发电机、有载调压变压器以及无功补偿电容器或电抗器等，控制网络中的无功潮流，使系统的电压满足要求的同时，网络的电能损耗尽可能的小。国内外关于电力系统无功优化的研究主要分为静态无功优化和动态无功优化。第二章无功功率控制与电压调整2.1引言电压是衡量电能质量的一个重要指标，通过调节发电机出力、调整有载调压变压器分接头以及投切无功补偿装置等多种调压手段，可以保证电力用户

6、的电压接近系统额定电压。长期的运行经验表明，造成系统电压不合格的主要原因是无功功率缺额/过剩或无功潮流分布不合理，因此，合理的调节控制无功功率的补偿和分布才能有效的解决电压质量下降的问题。本文针对差分进化算法应用于求解电力系统动态无功优化模型存在的缺陷和不足，提出了差分退火算法，将退火算法中的概率选择策略引入到差分进化算法中，并代替差分进化算法中的贪婪式选择策略，有效解决算法陷入局部停滞和突跳能力差的问题。根据负荷的动态模型，将负荷进行分时段划分，在此基础上，考虑无功控制设备的动作次数约束限制，采用启发式的解親策略对控制设备的动作时刻进行时间-空间解稱，从而使控制设备动作次数

7、约束得到有效解决。根据综合灵敏度分析原理，对单个时段内获得动作权限的控制设备分别进行灵敏度分析，根据灵敏度的大小合理有效的安排可调补偿设备的投切次序，为调度操作人员提出参考决策。2.2电压-无功综合控制原理改变电源端电压、调节有载调压变压器变比以及投切无功补偿装置。电源端电压偏离系统额定电压一般不超过±5%,而大中型的同步发电机都装有励磁调节系统，电源端电压偏离额定电压时，励磁系统就会自动调节励磁电流改变发电机出力，从而维持电源端电压在合格的范围内。有载调压变压器可以在带负载的情况下切换分