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考虑电压稳定约束的配电系统无功补偿优化配置

作　者: 顾丽梅
导　师: 李林川
学　校: 天津大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 辐射网无功补偿配置故障方式分解协调
分类号: TM761
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

无功补偿优化配置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。本文用最大、最小、一般负荷运行和故障方式近似代替规划时期的运行状况,建立了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。为了减少计算工作量,把这一整体问题分解为四个子优化模型,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。它既避免了只考虑单一负荷方式的片面性,同时又提高了电压稳定性和减少了计算工作量。对于无功补偿容量的确定是结合在辐射状系统的潮流计算过程中进行的,方法简单。本文通过两个算例系统对提出的方法进行了计算,证明了该方法技术上是可行的且具有较好的经济性。

全文目录

摘要  2-3
ABSTRACT  3-7
第一章绪论  7-19
  1.1 配电网无功优化研究的意义及发展  7-10
    1.1.1 本课题研究的意义  7-8
    1.1.2 本课题的发展历史与现状  8-10
  1.2 电力系统无功优化数学模型简介  10-14
    1.2.1 无功优化的变量  10-11
    1.2.2 无功优化的目标函数  11
    1.2.3 等式约束条件  11-12
    1.2.4 不等式约束条件  12
    1.2.5 状态空间及其修改  12-14
    1.2.6 无功优化的数学模型  14
  1.3 电力系统无功优化求解方法简介  14-18
    1.3.1 启发式方法  14-15
    1.3.2 常规优化方法  15
    1.3.3 专家系统和人工神经网络方法  15-16
    1.3.4 内点法  16
    1.3.5 启发式搜索算法  16-18
  1.4 本文所作的主要工作  18-19
第二章配电网无功优化问题的基本理论  19-27
  2.1 电网无功优化补偿的基本原理  19-20
  2.2 配电网无功优化对电压的影响  20-22
    2.2.1 无功功率与电压的关系  20-21
    2.2.2 电压波动的原因  21
    2.2.3 配电网无功优化控制对电压的影响  21-22
  2.3 配电网无功优化对有功损耗的影响  22-24
    2.3.1 无功功率与有功损耗的关系  22-23
    2.3.2 功率因数与有功损耗的关系  23
    2.3.3 配电网无功优化控制对有功损耗的影响  23-24
  2.4 配电网无功补偿的降损节能效益  24-25
    2.4.1 提高供电设备的效益  24
    2.4.2 降低功率损耗和电能损耗  24-25
    2.4.3 提高供电电压质量  25
    2.4.4 减少电费支出  25
  2.5 配电网无功优化的调压手段  25-26
    2.5.1 改变发电机机端电压  25
    2.5.2 变压器变比调压  25-26
    2.5.3 应用无功补偿装置调节  26
  2.6 无功优化的主要目的  26-27
第三章配电网无功优化问题的数学模型  27-35
  3.1 前言  27
  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  27-29
  3.3 资金的时间价值  29-30
  3.4 总体数学模型的建立  30-31
  3.5 数学模型的分解与协调  31-33
    3.5.1 最大负荷运行方式子模型  32
    3.5.2 一般、最小负荷运行方式子模型  32-33
    3.5.3 故障方式子模型  33
  3.6 故障方式时如何考虑电压稳定性  33-34
  3.7 模型的总体求解步骤  34-35
第四章配电网无功优化问题的求解方法  35-48
  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  39-40
    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
  4.6 故障方式考虑稳定性的求解方法  40-45
    4.6.1 潮流方程雅可比矩阵特征结构分析  40-41
    4.6.2 确定无功功率优化补偿的目标函数  41-42
    4.6.3 确定无功功率的补偿方向  42-43
    4.6.4 确定无功功率补偿的迭代最优步长  43-44
    4.6.5 算法实现流程  44-45
  4.7 求解步骤和流程框图  45-48
    4.7.1 最大负荷方式下无功优化计算  45-46
    4.7.2 一般、最小负荷方式下的无功优化计算  46
    4.7.3 故障方式下的无功优化计算  46-47
    4.7.4 终止误差准则  47
    4.7.5 输出结果  47
    4.7.6 算法流程框图  47-48
第五章算例及其分析  48-61
  5.1 23 节点系统算例及其分析  48-55
  5.2 34 节点系统算例及其分析  55-61
第六章结论及今后的研究方向  61-62
  6.1 结论  61
  6.2 今后的研究方向  61-62
参考文献  62-66
发表论文和科研情况说明  66-67
致谢  67

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