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配电系统无功优化补偿

作　者: 张颖
导　师: 李林川；李海山
学　校: 天津大学
专　业: 电气工程
关键词: 无功优化补偿 辐射状配电网 故障方式 子模型
分类号: TM714.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 221次
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内容摘要


无功优化补偿的目的是在保证系统运行的安全性和满足电能质量要求的前提下,实现投资费用的最小。本文在分析了现有的无功优化补偿数学模型及相关的优化方法后,提出了一种辐射状配电网的无功优化补偿的数学模型,并用最大、最小、一般负荷方式和故障方式近似代替规划时期的运行状况;建立以年电能损失费用与折合为等年值的新增无功补偿设备的投资费用之和最小为目标,同时考虑最大、最小、一般负荷运行方式及故障运行方式的无功规划模型。在故障方式时兼顾系统运行的安全性和稳定性。各个子模型用最大负荷损耗时间来协调统一,实现整体最优。此外本文用两个具体算例对这种辐射状配电网的无功优化补偿的数学模型及其求解的方法进行了计算,充分证明了该数学模型的合理性,普遍适用性和计算方法的有效性。

全文目录


中文摘要  3-4
Abstract  4-8
第一章 绪论  8-17
  1.1 配电网无功优化研究综述  8-11
    1.1.1 配电网无功补偿及无功优化的相关概念  8
    1.1.2 本课题研究的状况  8-10
    1.1.3 本课题的研究意义  10-11
  1.2 电力系统无功优化数学模型简述  11-13
    1.2.1 目标函数  11-12
    1.2.2 等式约束和不等式约束条件  12-13
    1.2.3 控制变量  13
    1.2.4 用矩阵表示的无功优化数学模型  13
  1.3 无功优化求解方法简述  13-16
    1.3.1 内点法  14
    1.3.2 专家系统法(ES)  14
    1.3.3 模糊优化法(FS)  14-15
    1.3.4 遗传算法(GA)及改进遗传算法  15-16
  1.4 本文所作的主要工作  16-17
第二章 配电网无功优化补偿问题的基本理论  17-26
  2.1 电网无功优化补偿的基本原理  17-18
  2.2 配电网无功优化补偿对电压的影响  18-20
    2.2.1 无功功率与电压的关系  18-19
    2.2.2 电压波动的原因  19
    2.2.3 配电网无功优化控制对电压的影响  19-20
  2.3 配电网无功优化补偿对有功损耗的影响  20-22
    2.3.1 无功功率与有功损耗的关系  20-21
    2.3.2 功率因数与有功损耗的关系  21
    2.3.3 配电网无功优化补偿对有功损耗的影响  21-22
  2.4 配电网无功补偿的降损节能效益  22-23
    2.4.1 提高供电设备的效益  22
    2.4.2 降低功率损耗和电能损耗  22-23
    2.4.3 提高供电电压质量  23
    2.4.4 减少电费支出  23
  2.5 配电网无功优化的调压手段  23-24
    2.5.1 应用无功补偿装置调节  23
    2.5.2 变压器变比调压  23-24
    2.5.3 改变发电机机端电压  24
  2.6 无功优化的主要目的  24-26
第三章 配电网无功优化补偿的数学模型  26-35
  3.1 前言  26
  3.2 系统的电能损失费用和无功补偿设备的投资费用的计算方法  26-28
  3.3 资金的时间  28
  3.4 总体数学模型的建立  28-30
  3.5 数学模型的分解与协调  30-33
    3.5.1 最大负荷运行方式子模型  31
    3.5.2 一般、最小负荷运行方式子模型  31-32
    3.5.3 故障方式子模型  32-33
  3.6 故障方式时如何考虑电压稳定  33
  3.7 模型的总体求解步骤  33-35
第四章 配电网无功优化问题的求解方法  35-49
  4.1 配电网常规潮流计算及其存在的问题  35-36
  4.2 结合配电网的数据处理  36-37
    4.2.1 变压器模型  36
    4.2.2 线路模型  36-37
  4.3 辐射状配电网潮流计算基本模型  37
  4.4 辐射状配电网潮流计算基本方程  37-39
    4.4.1 前推过程  38-39
    4.4.2 回代过程  39
    4.4.3 收敛性检验  39
  4.5 结合在潮流计算中的无功补偿计算  39-41
    4.5.1 负荷节点补偿容量的确定  40
    4.5.2 有载调压变压器变比的确定  40-41
  4.6 故障方式考虑稳定性的求解方法  41-45
    4.6.1 潮流方程雅可比矩阵特征结构分析  41-42
    4.6.2 确定无功功率优化补偿的目标函数  42-43
    4.6.3 确定无功功率的补偿方向  43-44
    4.6.4 确定无功功率补偿的迭代最优步长  44-45
    4.6.5 算法实现流程  45
  4.7 求解步骤和流程框图  45-49
    4.7.1 最大负荷方式下无功优化计算  45-47
    4.7.2 一般、最小负荷方式下的无功优化计算  47
    4.7.3 故障方式下的无功优化计算  47
    4.7.4 终止误差准则  47-48
    4.7.5 输出结果  48
    4.7.6 算法流程框图  48-49
第五章 算例及其分析  49-63
  5.1 开发区电网（23）节点系统算例及其分析  49-56
  5.2 滨海新区电网（34）节点系统算例及其分析  56-63
第六章 结论及今后的研究方向  63-64
  6.1 结论  63
  6.2 今后的研究方向  63-64
参考文献  64-68
发表论文和科研情况说明  68-69
致谢  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 > 负荷分析 > 系统中能量损失的降低及无功功率的补偿
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