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电力系统暂态稳定约束预防控制算法研究

作　者: 吕晓祥
导　师: 王建全
学　校: 浙江大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 暂态稳定 预防控制 最优控制 最优潮流 协同微粒子群优算法
分类号: TM712
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要


暂态稳定约束最优潮流(Transient Stability Constrained Optimal Power Flow, TSCOPF)是求解预防控制的核心问题,它是一类高维度、非线性的优化问题,能够将电网运行的经济性和暂态安全性联系起来,本文建立了考虑暂态稳定性约束预防控制的数学模型,并结合智能优化算法和最优控制理论提出了系统化求解算法,将其应用到了预防控制问题中。本文首先研究了协同微粒子群算法在优化问题中的应用,该方法将分区优化和协同进化的思想引入到标准粒子群优算法中,能够较好地求解高维度优化问题,并且具有较好的全局搜索最优的能力,优化效果优于同等规模和大规模粒子群优算法。随后以惯性中心的功角差建立稳定判据,建立TSCOPF数学模型,将协同微粒子群算法应用求解预防控制问题中,该算法的特点是进化所需要的粒子数少、优化效果好,仿真算例表明所提的微粒子群算法的具有较好的优化效果。另外,本文对最优控制理论在预防控制中的应用做了研究,首先根据最优控制原理,推导了以联立求解发电机动态方程和协状态方程来计算暂态稳定约束对所有控制量梯度的方法,以此为基础以发电机的功角初值为控制变量,对暂态稳定约束的梯度重新推导,有效地简化了梯度的计算量,求得梯度后通过求解一个非线性优化问题对发电机出力重新修正,通过算例验证了算法在预防控制中的有效性。最后,本文提出了在智能算法和最优控制理论中一些可以进一步改进的方面,为以后的研究工作提供了一些方向。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-6
目录  6-8
第一章 绪论  8-14
  1.1 研究背景与意义  8-9
  1.2 国内外研究现状及方法探究  9-12
    1.2.1 动态优化转换为静态优化问题的预防控制算法  9-11
    1.2.2 直接调节的预防控制算法  11
    1.2.3 智能优化算法及其他启发式预防控制算法  11-12
  1.3 本文研究内容  12-14
第二章 TSCOPF模型的建立  14-21
  2.1 引言  14
  2.2 暂态稳定约束判据的描述  14-16
  2.3 暂态过程的数学表达式  16-18
  2.4 TSCOPF模型的建立  18-19
  2.5 TSCOPF模型的化简  19-20
  2.6 小结  20-21
第三章 协同进化微粒子群算法  21-31
  3.1 引言  21-22
  3.2 COMPSO算法  22-26
    3.2.1 PSO算法  22-24
    3.2.2 COMPSO算法  24-26
  3.3 数值比较  26-30
    3.3.1 测试函数  26-27
    3.3.2 参数设置  27-28
    3.3.3 数值分析  28-30
  3.4 小结  30-31
第四章 协同进化微粒子群算法在求解暂态稳定约束最优潮流中的应用  31-42
  4.1 引言  31-32
  4.2 COMPSO求解TSCOPF问题  32-34
    4.2.1 TSCOPF问题的数学表述  32
    4.2.2 适应度罚函数值计算  32-33
    4.2.3 算法步骤  33-34
  4.3 算例分析  34-41
    4.3.1 3机9节点系统  35-38
    4.3.2 10机39节点系统  38-41
  4.4 小结  41-42
第五章 最优控制理论求解TSCOPF问题  42-56
  5.1 引言  42
  5.2 暂态稳定约束梯度的计算  42-49
    5.2.1 控制量为u对暂态稳定约束梯度的推导  44-46
    5.2.2 控制量为x0对暂态稳定约束梯度的推导  46-48
    5.2.3 暂态稳定约束梯度计算的具体公式  48-49
  5.3 基于初值优化求解TSCOPF原理  49-50
  5.4 逐步二次规划法  50-52
  5.5 预防控制问题的求解步骤  52-53
  5.6 算例分析  53-55
  5.7 小结  55-56
第六章 总结与展望  56-58
  6.1 全文总结  56
  6.2 展望  56-58
参考文献  58-64
附录A IEEE3机9节点系统参数  64-65
附录B IEEE10机39节点系统参数  65-68
致谢  68-69
攻读硕士学位期间发表的论文  69

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 输配电工程、电力网及电力系统 > 理论与分析 > 电力系统稳定
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