文献综述--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）文献综述本科生毕业设计（论文）文献综述 题 目： 基于改进 PSO 的电网无功优化分析 姓 名： 学 号： 学 院： 电气工程与自动化 专 业： 电气工程与自动化（电力方向） 年 级： 指导教师： （签名） 年 月 日 基于改进 PSO 的电网无功优化分析 1.引言 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。随着电网规模的日益扩大, 电力需求的不断增长, 电力市场化程 度 的不断提高, 如何在满足用户需要的前提下, 充分利用系统的无

2、功调节手段,保证系统 的 安全和经济运行, 多年来一直是国内外电力工作者们致力研究的问题。文献【2】表明， 1979 年以来, 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 溃并发展成全网性事故的可能性也正在逐渐增加,所以亟需全面改善和提高系统的 电能 质量。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

3、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。另一方面, 系统无功过剩会使电压过高, 危害系统和 设备的安全。另外, 系统无功的不合理流动, 会使线路的压降增大、线路的

4、损耗增加、 供电的经济性下降。总之, 无功设备的合理配置和优化运行能有效地降低网 损, 改善电压 质量和保证系统电压稳定性, 从而提高电力系统运行的安全性和经济性。 电力系统的无 功规划优化是电力系统规划中非常重要的一部分，通过无功补偿，可以实 现电网电压控 制、改善电网稳定性、减少网络损耗及保证较宽的运行裕度。在电网合理 规划中，通过 无功优化，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

5、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。 2.电力系统无功优化模型 电力系统无功优化问题是一个动态的、多目标的、多约束的、不确定性的大规模混 合非线性优化问题。其控制变量一般为离散变量。电力系统无功优化控制数学模型： F min f x1 , x2 st gx1 , x2 0 hm

6、in hx1 , x2 hmax 上面两式分别为目标函数与相应的约束条件。x1 、x2 分别表示系统的控制变量和状 态变量。 x1 主要包括发电机端电压、变压器分接头档位、各种无功补偿装置的补偿容量 等；x2 则主要包括平衡节点外各节点电压相位、PQ 节点电压模值、PV 节点无功出力等。 其中目标函数 F 可以为系统有功损耗、系统节点电压偏移，或设备投资费用。 约束条件则主要分为等式和不等式约束两种。 等式约束： 等式约束即功率平衡方程 Pi Pi Ui U j (Gij cosij Bij sinij ) 0 Qi Qi Ui U j (Gij sinij Bij cosij ) 0 V G B 式中 P i 、Qi 表示节点的有功功率和无功功率；Vi 、 j 都表示节点的电压值； ij 、 ij 、 ij 分别表示节点 i 和节点 j 之间的电导、电纳以及相角差。 不等式约束： 节点电压约束：Vmin V Vmax 发电机节点无功出力约束： Q