AVC滚动控制策略设计及无功补偿电容优化配置方法

工学硕士学位论文地区电网无功电压失配研究二○一四年三月地区无功电压失配研究东北电力大学硕士学位论文UnRegistered图书分类号：U.D.C.:工学硕士学位论文地区电网无功电压失配研究硕士研究生：导师：申请学位级别：工学硕士学科、专业：电气工程所在单位：电气工程学院答辩日期：授予学位单位：UnRegisteredClassifiedIndex:U.D.C.DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringStudyonUnreasonableConfigurationofRegionReactiveVoltageCandidate：ZhangxuSupervisor：ProWangjianyuanAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ElectricalEngineeringAffiliation：SchoolofElectricalEngineeringDateofOralExamination：Mar.2014University：NortheastDianliUniversityUnRegistered论文原创性声明本人声明，所呈交的学位论文系在导师指导下本人独立完成的研究成果。文中依法引用他人的成果，均已做出明确标注或得到许可。论文内容未包含法律意义上已属于他人的任何形式的研究成果，也不包含本人已用于其他学位申请的论文或成果。本人如违反上述声明，愿意承担以下责任和后果：1.交回学校授予的学位证书；2.学校可在相关媒体上对作者本人的行为进行通报；3.本人按照学校规定的方式，对因不当取得学位给学校造成的名誉损害，进行公开道歉；4.本人负责因论文成果不实产生的法律纠纷。论文作者签名：日期：年月日论文知识产权权属声明本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属东北电力大学。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为东北电力大学。论文作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日UnRegistered摘要I摘要地区电网位于供电系统末端，因其电压等级较低，故网损十分严重，同时其分布广泛，使得地区电网网损成为电网网损中的不可忽视的主要组成部分。目前，在地区电网中，就地补偿和无功优化技术被广泛地应用，通过无功的就地平衡技术来减少潮流中无功功率的传输，达到降低网损的目的。无功补偿设备较多，考虑投资成本，电容器组在地区电网无功补偿中应用广泛。无功补偿电容器组容量配置和控制策略的不合理，都会造成系统无功电压控制困难，本文称之为无功电压失配。利用电容器组对地区电网无功进行补偿，在跟踪负荷波动是易引发电容器组投切频繁，为此，本文设计了一种基于短期负荷预测的地区电网AVC滚动控制策略。综合考虑无功补偿设备的寿命损耗和电网损耗建立目标函数，通过短期负荷预测预判负荷的波动趋势，并在每个控制周期根据负荷的波动趋势以最大化电网运行效益为目标滚动制定无功补偿设备动作方案，达到降低无功补偿设备投切成本和降低网损两者之间的平衡，最大发挥AVC系统对提高电网运行效益的作用。同时，对电容器组投切策略求解是离散非线性的，为此本文采用粒子群算法对其目标函数进行求解，但粒子群算法在求解过程中易陷入局部最优解，本文对粒子群算法机理进行分析，提出了粒子群-蛙跳混合算法对其求解，该算法具有较好的搜索速度和全局搜索能力。通过仿真分析验证了所设计AVC控制策略的有效性，可以以较小网损的增加换取了无功补偿设备投切成本的大幅度下降，提高了电网运行的经济性。关键词：地区电网；AVC；无功控制；无功电容；容量配置UnRegistered东北电力大学硕士学位论文-II-AbstractDuetogridislocatedattheendofpowersystemandlowvoltagelevel,thenetworklossisveryserious.Areanetworklossbecomesthemainpartofpowersystemloss.Now,inordertoreducingthereactivepowertransmissionintideanddecreasingnetworkloss,on-sitecompensationandreactivepoweroptimizationtechnologyiswidelyused.Thecapacitor,duetoitslowcost,iswidelyusedreactivepowercompensationinregionalpowergrid,cancausereactivevoltagecontroldifficult.Itisdifficulttocontrolreactivevoltagewhenthecapacityofcapacitorconfigurationandcontrolstrategyisunreasonable.Loadreactivepowerfluctuationsleadstofrequentlyworkingforreactivepowercompensationequipment,whentrackingcompensationloadreactivepower.Thispaperdesignsashort-termloadforecastingbasedonregionalpowergridAVCrollingcontrolstrategy.Consideringthelifeofthereactivepowercompensationequipmentandpowergridlosstoestablishobjectivefunction,predictthefluctuationtrendofloadforecastinganddeterminethereactivepowercompensationequipmentactionplantomaximizethepowergridoperationefficiency.Becauseofparticleswarmoptimizationalgorithmbeingeasytotrappinginlocaloptimalsolution,thispaperusestheparticleswarm-leapforwardhybridalgorithm,improvingthesearchspeedandglobalsearchabilityofthealgorithm.SimulationexperimentsshoweffectivenessofAVCcontrolstrategy.Andexchangesmallernetworklossincreaseforcostreductionofreactivepowercompensationequipment,improvingeconomyofpowergridoperation.keyword:regionalpowergrid;AVC;inactivepowercontrol;powercapacitors;capacityallocationUnRegisteredUnRegistered东北电力大学硕士学位论文-IV-目录摘要..........................................................................................................................IAbstract.........................................................................................................................II第1章绪论.........................................................................................................11.1课题研究背景及意义..................................................................................11.2地区电网无功补偿电容配置方法研究现状................................................21.2.1数学优化算法.....................................................................................21.2.2启发式搜索算法.................................................................................51.3地区电网AVC控制策略研究现状..............................................................61.4本文主要工作................................................................................................8第2章地区电网AVC控制原理.............................................................................102.1配电网中无功补偿分类和无功补偿措施..................................................102.1.1根据补偿方式不同进行分类...........................................................102.1.2按补偿设备进行分类.......................................................................112.1.3无功补偿装置...................................................................................112.2无功补偿措施..............................................................................................122.3电压控制原理..............................................................................................132.3.1利用补偿电容器组和调整变压器抽头控制电压...........................132.3.2无功功率对电力系统运行的影响...................................................142.3.3基于变电站的AVC控制策略.........................................................172.4本章小结......................................................................................................17第三章粒子群算法研究..................