基于云计算的油田配电网无功优化控制系统研究

摘要

随着油田配电网对无功功率需求的增加，如何在确保油田用电设备正常工作的前提下，提高系统功率因数，降低配电网损，成为了目前亟待解决的问题。课题针对于某油田配电网结构，提出基于云计算的配电网无功优化方法，快速的求解最优补偿位置及容量，并对应用的HVC同步投切无功补偿控制系统进行设计，采用基于印刻效应的响应时间预测方法对同步投切进行准确控制，使其具备稳定运行的条件，为解决油田配电网的无功补偿问题提供了思路。
　　首先，为进行无功优化的求解，明确油田配电网的补偿原则，选取安装HVC无功补偿装置的补偿方法以及配变侧分组补偿的补偿方式。并且为缩小寻优范围，对其安装位置进行初步选取。之后根据补偿原则建立配电结构的数学模型，并进行目标函数的选取和约束条件的限定以及改进遗传算法的无功优化方法的确定。针对于算法的复杂性，为加快求解速度，提高设计效率，结合现场实测数据，创新性的采用Hadoop云计算平台这一新兴的计算工具对其最优补偿位置及容量进行快速的求解，从而实现全局最优的补偿效果。
　　其次，为保证无功补偿的执行效果，对采用的HVC无功补偿装置的结构及控制过程进行总体设计，并根据优化结果对其补偿电容容值及电抗率进行选取。研究检测无功功率的瞬时无功功率理论，并分析投切电容器的暂态过程。提出同步投切的控制方式，针对于其对准确预测接触器响应时间的高要求，分析接触器响应时间受环境因素的影响。提出基于印刻效应的HVC同步投切控制策略，以实现对接触器响应时间的准确预测，从而降低HVC装置在投切瞬间可能产生的浪涌电流和过电压等负面效应。
　　最后，搭建HVC系统的仿真模型，验证系统的补偿效果并对比接触器在不同合分闸初相角下，投切瞬间的电压电流变化情况，以验证同步投切对抑制浪涌电流和过电压的有效性。同时，设计HVC同步投切控制系统的硬件平台，通过实验验证系统能够准确预测接触器的实际响应时间，实现真正的同步投切，保证HVC系统的稳定运行，能够满足油田配电网无功补偿的应用条件。

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第1章 绪 论

1.1课题研究背景及意义

1.2国内外研究现状及分析

1.3本文的主要研究内容

第2章 油田配电网无功补偿方案设计

2.1油田配电网无功补偿方法

2.2油田配电网补偿原则及方式的选取

2.3 HVC补偿装置结构及控制过程

2.4 HVC安装位置的初步选取

2.5本章小结

第3章 基于Hadoop云计算平台的配电网无功优化

3.1无功优化数学模型的建立

3.2基于改进遗传算法的无功优化方法

3.3 基于Hadoop平台的无功优化求解

3.4本章小结

第4章 HVC系统的分析与设计

4.1 HVC参数设计及电抗率选取

4.2基于瞬时无功功率理论的无功检测方法

4.3 HVC同步投切控制方式

4.4接触器响应周期的印刻效应预测

4.5本章小结

第5章 HVC系统的仿真与实验

5.1 HVC的仿真及结果分析

5.2 HVC的实验及结果分析

5.3本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

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