基于改进量子粒子群算法的风电场并网电力系统的无功优化

摘要

当前经济发展迅猛，因对电力的需求量逐渐增加，而使电网系统的安全方面的问题也日益凸显。而电能质量的优劣是确保整个电力系统能否安全平稳运行的关键，电压质量又作为衡量电能质量的一个重要参考项，因此该指标逐渐成为电力工作人员关注的重点。同时影响电压质量的要素包括无功优化，因而对电力系统采取合理的无功规划尤为关键。合理的无功优化，在有效的改善整个电网的无功分布的同时，还能在一定程度上降低系统的有功损耗。
　　电力系统无功优化是一繁杂的非线性规划问题，涉及到多个变量和多条约束条件，同时在变量中离散和连续变量均有。对于在约束条件中存在的等式约束，它作为一个高阶的非凸方程组，同样包含了多个变量和约束条件。若采用一般的数学方法进行求解，则整个计算过程复杂且低效，因此需要选择合理的方法进行计算求解。对于在无功优化过程中，可以采用调整发电机的端电压值、可投电容的无功补偿以及可调变压器变比值的措施，实现减少电力系统有功损耗的优化目标，使电网安全平稳工作。
　　本文通过对粒子群算法和量子粒子群算法的研宄，对于两种算法在迭代寻优后期，均有易陷入局部最优、后期收敛速度减缓等缺陷，提出一种改进的量子粒子群算法。该改进算法是基于交叉因子的双向寻优策略，将粒子种群全局最差点的反向点引入量子粒子群算法中粒子的位置更新公式中，从而帮助粒子在后期迭代过程中能够跳出局部最优。
　　接着本文选择将有功网损纳入建模核心，目标函数定为使电网有功网损尽量降低，再结合罚函数建立数学模型，用来处理目标函数中出现的电压越界和发电机无功越界的问题，再进一步应用到风电场中，对其进行无功优化。最后列出将改进量子粒子群算法应用于含风电场并网的电力系统无功优化的算法步骤。选取以IEEE57节点系统作为业务应用场景，将改进量子粒子群算法应用于此场景中，并和PSO算法和QPSO算法比较，由仿真结果表明该改进算法有效的减少了电力系统的有功网损。

目录

声明

第一章绪论

1.1 课题研究的背景和意义

1.2无功优化的研究现状

1.3本文的主要研究工作

第二章电力系统无功优化问题

2.1引言

2.2无功优化的理论基础

2 .3常见的电力系统无功控制设备

2.4确定待补偿点补偿容量

2.5本章小结

第三章电力系统无功优化模型及潮流计算

3.1电力系统无功优化模型

3.2无功优化中的潮流计算

3 .3本章小结

第四章量子粒子群算法及改进算法

4 .1基本粒子群优化算法

4 .2量子粒子群优化算法

4 .3量子粒子群优化算法改进措施

4 .4改进量子粒子群优化算法流程

4 .5基于交叉因子的双向寻优量子粒子群优化算法性能分析

4 .6本章小结

第五章改进量子粒子群算法应用于含风电场并网的无功优化

5 .1引言

5 .2风电机组类型及其稳态模型

5 .3双馈感应式风电机组及潮流计算

5 .4双馈感应风电机并网运行

5 .5对风速和离散变量的处理策略

5 .6改进量子粒子群算法的无功优化算法流程

5 .7含风电场并网的IEEE57节点电力系统分析

5 .8本章小结

第六章总结与展望

6 .1论文总结

6 .2研究展望

参考文献

附录攻读硕士学位期间撰写的论文

致谢