无功优化及电压无功支撑机理研究

摘要

无功优化是电力系统运行调度中极其重要的组成部分，深入开展对无功优化算法、无功电压作用机理及工程应用中的特殊问题的研究有着特别的意义。在众多无功优化求解方法中，原对偶内点法显示出诸多优势。尽管原对偶内点法的优越性能已经得到广泛认可，但由K-K-T条件构成的非线性方程组的求解过程仍有若干问题值得深入研究。 本文应用非线性原对偶内点法对有功调度方式给定前提下，以最少变量组建立的无功优化模型进行求解，对该模型由K-K-T条件构成的非线性方程组构建了由电力系统最小状态组成的求解结构，该结构将不等式约束对优化目标的影响有机转嫁于等式约束之中，实现带有拉格朗日乘子与电压幅值、相角牵制一起的最小线性修正方程表达，对求解问题的规模、实时性以及对其机理的揭示有良好的效果。由于无功控制手段的多样性、分布的局域性和作用效果的非线性，无功优化数学描述的内涵及其蕴涵的物理规律尚没有得到最充分的揭示。本文从数学优化的角度，定义了无功分布与电压水平间牵制疏密程度的三种状态，即理想状态、中间状态和临界状态，分析了其物理规律、优化信息以及对电力系统运行性能的影响，并以三节点两端供电系统和IEEE30节点系统为例予以阐述，对无功、电压调度与控制的有效性有积极的作用。 在原对偶内点法无功优化的结果中，关于电源节点无功函数约束、负荷节点无功平衡约束及相关变量不等式约束所对应的拉格朗日乘子和松弛因子，其性质和数值变化规律可以反映系统的无功电压支撑规律。据此本文提出了一种新的AVC二次电压控制分区的有效方法。该方法可以明确地确定系统中哪些是关键的需要控制的节点，哪些是具备一定控制能力的节点，从而使分区更有的放矢，而且对系统运行方式的变化具有自适应能力，从而为二次区域电压、无功的自动(软、硬)控制器设计及实施策略提供基础。

目录

文摘

英文文摘

原创性声明及关于学位论文使用授权的声明

1绪论

1.1课题研究的意义

1.2课题研究现状及存在的问题

1.3本文的主要工作和成果

2无功优化非线性原对偶算法的实用化研究

2.1无功优化的数学模型

2.2非线性原对偶内点法

2.3修正方程组最小求解结构的形成

2.4算例

2.5在山东电网中的应用

2.6小结

3电力系统无功优化解的三种状态

3.1无功优化的解的状态

3.2三种状态的物理意义

3.3三种状态中的优化信息

3.4算例

3.5 小结

4伴随无功优化的二次电压控制的分区

4.1乘子及其变化规律分析

4.2几个基本概念

4.3公共节点的分割

4.4算法流程

4.5算例分析

4.6小结

5结论

参考文献

致谢

攻读学位期间以第一作者发表的学术论文

附录 IEEE 5节点系统无功优化数据及分析结果