开题报告--基于改进 PSO 的电网无功优化分析

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1、 本科生毕业设计（论文）开题报告本科生毕业设计（论文）开题报告 姓名姓名 学号学号 专业专业 电气工程及其自动化电气工程及其自动化 毕业设计（论文）题目毕业设计（论文）题目 基于改进基于改进 PSO 的电网无功优化分析的电网无功优化分析 一课题来源及研究的目的和意义一课题来源及研究的目的和意义 随着科技的发展与社会的进步，能源越来越受到人们的重视，且已经达到国家战略 的地位。为了满足我国经济飞速发展的需要，目前全国范围内电力联网系统正在向大 机组、大电网、超/特高压以及远距离输电发展。其中电压的质量是保证电力系统稳定 运行的重要决定因素之一，而电力系统的电压水平取决于系统的无功功率平衡，即系

2、统中无功电源的无功输出要等于在额定电压下系统负荷还有系统无功损耗的无功需 求。 无功优化, 就是当系统的结构参数及负荷情况给定时, 通过对某些控制变量的优化, 所能找到的在满足所有指定约束条件的前提下,使系统的某一个或多个性能指标达到 最优时的无功调节手段。随着时代的发展，电网电压水平得到不断改善,无功补偿设备 的容量基本上与新增发电设备的容量相适应,但是仍然存在一些问题,如一些电网在轻 载时电压过高的现象时有发生,局部地区甚至超过设备的允许规定,严重影响了设备的 安全运行;重载时电压较低,影响了用户的正常生活。随着电力系统的发展, 电网规模越 来越大, 电压问题越来越复杂, 出现电压崩溃并发

3、展成全网性事故的可能性也正在逐 渐增加。 因此,为了保证电能质量和提高电网的电压合格率,就应增强对电压无功的调控 能力。合理地运用电压无功的调节手段,使电力部门及用户总体设备的运行指标达到最 佳状态。而且随着电力系统自动化程度的不断提高,无功优化控制将越来越得到人们的 重视。系统无功分布的合理与否直接关系着电力系统的安全和稳定, 并且和经济效益 有着密切的联系。一方面, 如果系统的无功不足, 将使电压水平低下, 一些工厂和家庭 的电器不能正常运行, 而且系统一旦发生扰动, 就可能使电压低于临界电压, 产生电 压崩溃, 从而导致系统因失去同步而瓦解的灾难性事故。 因此，在电网合理规划中，通过无功

4、优化，力求得到最为合理的无功功率分布方案， 使系统某个或多个性能指标达到最优的运行方式。 在现代大电网中，所面临的优化难 点是随着日趋壮大的电网规模和复杂的运行方式使输电功率变化和高压线路的投切都 将引起很大的无功功率变化，系统对无功功率和电压的调节和控制能力的要求越来越 高，调度难度为电力系统运行和控制带来了巨大挑战。无功潮流分布是否合理，将直 接决定电压质量的好坏，一方面关系到电力系统向电力用户提供电能质量的优劣，另 一方面关系到电网自身运行的安全性和经济性。因此，如何能增加无功优化的有效性 保障电力系统的安全性和经济性是目前电力系统领域专注的热点问题之一，其重要性 已得到了全球的广泛关注

5、。 二二国内外在该方向的研究现状及分析国内外在该方向的研究现状及分析 在配电系统中，无功补偿的手段较多，每种配置方法都有各自的适用场合。而变电 站集中补偿、低压集中补偿、杆上无功补偿、用户终端分散补偿这四种方式是配电系 统中使用较多的无功补偿手段。而选取何种优化算法是电力系统无功优化所需直接面 对的核心问题。到目前为止，国内外许多专家学者对电网的无功规划优化问题作了大 量的研究分析，研究表明：选取合适的优化算法更能有效的完成无功规划优化的要求。 由电网无功功率优化问题自身的特点可知，无功功率优化问题的变量既涉及到非连 续的变量，也涉及到连续变量，是一种含有多个约束条件、多个参数变量混合型非线

6、性组合优化求解问题，因此无功补偿优化求解过程很复杂，但究其关键可知，此类问 题的关键在非线性函数如何处理、离散变量如何解决以及算法收敛性上。很多研究者 自上世纪六十年代起，开始在电网的无功功率补偿优化中运用运筹学和它的一些延伸 学科，随着研究的深入，一些传统数学优化算法逐渐形成建立，这些算法中比较典型 的算法有数学规划法，其中动态规划方法、非线性和线性规划法，还有混合性规划法 等是数学规划法中比较成熟和应用比较广泛的几种方法，目前学术界的研究重点是如 何去改进这些算法，使其更准确，更贴近研究问题实际，更好地服务于实际。但是， 此类算法是有致命点存在的，那就是结果的获得依赖于数学模型的精确的建立、初始 值的良好选取、参数的经验性选择，但在实际计算中这些要求做到的难度较大，再加 上这类算法对离散型变量和不等式约束的处理上存在困难，专家学者又开始寻求探索 新的算法。近些年，一些科学家通过对自然社会的一些自适应现象进行观察研究，得 到了一些启示，并形成一些人工智能算法，比如粒子群算法、模拟退火算法、遗传算 法、免疫算法等，在电网系统的无功补偿优化中，这些人工智能算法也逐渐被应用， 并取