无功优化分解协调计算中的分区方法研究

摘要

随着电力需求日益增加，系统规模不断增大，网络结构越来越复杂，无功优化问题的规模成倍增长，数据采集量急速膨胀，常规无功优化算法难以满足在线分析和实时控制的要求。近年来，高效的分解算法或并行算法的研究已经成为该领域的一个发展方向。这些算法通常将系统按实际的地理位置分解，使各区域独立求解，最终能最大程度地模拟和逼近系统的实际最优状态，同时能得到各区域及整个系统最优解。但分解协调方法需要考虑不同子区域间节点之间的耦合度，其整体性能受到分区结果影响。因此，根据电压一无功灵敏度对电力系统进行分区，使得各区域节点间电压无功耦合最弱，这样有利于提高该算法的计算效率。
　　 随着系统理论的深入，人们开始用图论的方法来解决电力系统的问题，基于阀值搜索电网分区就是建立在这个图论思想之上的。本文首先求出正常运行状态下的节点间电压一无功灵敏度，再应用阀值搜索分区算法对系统节点进行分区，并用节点分裂法将系统分解为几个较小规模的子网络。
　　 在IEEE118节点系统和两个实际系统（538节点和1133节点系统）上的无功优化计算表明，该分区算法在保证无功优化计算结果正确的前提下，能改善算法的收敛性，从而提高其计算效率，在大规模电力系统有着良好的应用潜力。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1 选题背景与意义

1.2 研究现状

1.3 本文主要工作

第二章 多区域系统离散无功优化模型及其分解算法

2.1 系统的区域分解

2.2 多区域系统离散无功优化模型

2.3 多区域分解算法

2.3.1 对角加边结构修正矩阵的形成

2.3.2 分解方案

2.4 本章小结

第三章 电力网络节点分区方法

3.1 电压无功灵敏度计算方法

3.1.1 方法Ⅰ

3.1.2 方法Ⅱ

3.2 系统分区方法

3.2.1 图论基本知识

3.2.2 基于图论的分区思想

3.3 基于阀值搜索的分区算法

3.4 本章小结

第四章 试验系统简介

4.1 IEEE 118节点系统

4.2 538 节点系统

4.2.1 系统概况

4.2.2 优化变量和各种限制条件

4.3 1133 节点系统

4.3.1 系统概况

4.3.2 优化变量和各种限制条件

4.4 本章小结

第五章 算例分析

5.1 118 节点系统结果分析

5.1.1 分区结果

5.1.2 计算结果比较

5.1.3 收敛特性分析

5.2 538 节点系统结果分析

5.2.1 分区结果

5.2.2 计算结果比较

5.2.3 收敛特性分析

5.3 1133 节点系统结果分析

5.3.1 分区结果

5.3.2 计算结果比较

5.3.3 收敛特性分析

5.4 计算效率比较分析

5.5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢