基于改进差分和声搜索算法的TCSC、STATCOM选址定容优化

摘要

随着互联电力系统和电力市场的迅猛发展，灵活交流输电技术(FACTS)越来越受到人们的重视。FACTS技术在控制电网潮流、提高系统区域间的传输容量、提高系统可靠性等方面具有独特的优势。如何在不改变系统运行方式和网络结构的前提下，更好地利用FACTS设备来提高系统的可用输电能力，改善系统电压稳定性，已经成为研究人员非常关心的问题。由于FACTS设备成本较高，其合理配置显得十分重要。若FACTS设备位置选择不当，可能导致输电能力降低，系统稳定性变差，其容量选择不合适则会造成投资成本的浪费。可控串联补偿器(TCSC)和静止无功补偿器(STATCOM)是FACTS设备中应用较为广泛的设备，本文主要针对TCSC及STATCOM的选址定容展开研究，以降低系统网损、提高电压稳定性、提高系统可用输电能力。
　　目前，对FACTS设备优化配置的研究大多以单目标优化为主，得到的解单一，不能针对不同的偏好为决策者提供可选的方案。本文根据TCSC及STATCOM的工作原理分别建立了TCSC及STATCOM的稳态数学模型。首先，以系统有功网损、电压偏差、补偿费用为目标函数建立STATCOM的选址定容多目标优化模型。然后，针对TCSC及STATCOM在系统中的安装地点及容量的优化问题建立了两个优化模型，模型一中设定系统有功损耗、电压稳定指标及补偿费用三个目标函数，建立多目标优化模型；模型二中通过提高系统的可用输电能力，并同时考虑系统的电压稳定指标及设备的补偿费用建立多目标优化模型。通过多目标优化得到综合考虑多个运行指标的TCSC及STATCOM配置的最优解集，以供决策者根据偏好选择最佳的补偿方式。
　　TCSC及STATCOM的选址定容模型为非线性、不连续、混合整数规划的多目标优化问题，本文采用结构简单、参数少、鲁棒性强的和声搜索算法来求解该问题。并提出了一种改进差分和声搜索算法，采用差分算法的交叉及变异策略代替和声搜索算法的微调过程，避免了和声搜索算法寻优过程中过度依赖调节步长的不足，并有效利用最优解的信息，引导和声向量尽快搜索到更好的解。
　　本文以IEEE30节点和IEEE14节点系统为例对TCSC及STATCOM选址定容的多目标优化问题进行仿真计算，采用改进多目标差分和声搜索算法对TCSC及STATCOM的选址定容进行优化，并将计算结果与多种群量子粒子群算法的优化结果进行比较，证实了本文提出的改进算法的有效性。并对两种设备单独补偿和混合补偿的三种补偿方式进行了分析，结果表明采用两种设备进行混合补偿较采用单一设备进行补偿时，对系统运行指标的优化效果更明显。本文的研究成果为实际系统中FACTS设备的配置提供了新的研究思路。

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引言

1 绪论

1.1 论文研究的目的和意义

1.2 FACTS技术概述

1.3 FACTS设备选址定容的研究现状

1.4 本文的主要研究内容

2计及有功网损及电压质量的FACTS设备选址定容模型

2.1 TCSC及STATCOM的稳态数学模型

2.2 STATCOM选址定容的优化模型

2.3 TCSC、STATCOM的选址定容数学模型

2.4 小结

3 智能算法在多目标无功优化中的应用

3.1 智能优化算法简介

3.2 基于智能算法的多目标优化方法

3.3 改进量子粒子群多目标优化算法

3.4 STATCOM选址定容的优化算例

3.5 小结

4 改进DEHS算法在TCSC、STATCOM选址定容中的应用

4.1 改进差分和声搜索算法

4.2 改进差分和声搜索算法在选址定容中的应用

4.3 算法性能的比较

4.4 小结

5 计及ATC及L指标的FACTS设备选址定容优化

5.1 可用输电能力概述

5.2 计及ATC及L指标的选址定容数学模型

5.3 基于改进差分和声搜索算法的选址定容计算

5.4 小结

6 总结与展望

6.1 论文工作总结

6.2 研究展望

参考文献

后记

附录：攻读硕士学位期间发表的部分学术论文