时间序列分析在电力系统无功优化中的应用

摘要

电力系统无功优化是维持电网稳定、经济、安全运行的一个重要方面。近年来随着我国工业体系的不断完善与居民生产生活用电量需求的不断增加，使得电网中所带电力负荷量升高，电网规模扩展速率增大，电力系统网络结构日益复杂，因此对于电网中各个方面的要求也越来越高。
　　 本文设计了一种集中优化，分散控制的电力系统电压/无功优化综合控制系统，这一系统包括VQC（电压无功控制装置）与主站内最优潮流计算两大部分。首先，使用分形原理对时间序列进行分析，通过观察赫斯特指数数值的范围，判断此时间序列是否具有分形特征。其次，提出了精确确定统计循环长度的方法，对具有分形特征的时间序列求取其统计循环长度。统计循环长度内的时间序列具有更接近于1的赫斯特指数，即此段时间序列具有更好的自相似性与长期记忆性。再次，通过计算统计循环长度内时间序列的多重分形参量，对时间序列做分时段处理，利用处理后的分段结果，在每一时段内做电压/无功补偿控制。
　　 通过最优潮流(Optimal Power Flow，OPF)计算得到补偿节点最优点电压Uo与无功功率Qo，将最优点坐标作为电压/无功补偿控制的基准位置。提出负荷波动系数这一理论，依据负荷波动系数设定不同时段内九区图的电压与无功上下限值。不同时段内的负荷波动系数不同，从而电压/无功上下限值不同，因此得到不同时段的变限值九区图判据。根据每一时段内上下限值判别当前电网电压与无功功率点所处的工作区域，调节变压器分接头档位或投切电容器，进行电网的无功优化。
　　 通过算例分析，仿真结果证明了本文所提出了集中优化，分散控制系统能够对电网进行合理的无功优化，保证电网电压合格和无功功率平衡。并且本文提出的分时段理论能够满足有载调压变压器档位调节和并联电容器投切次数的限制，有效减少了无功补偿控制装置的调节频率，延长了装置的使用寿命。另一方面，依据负荷波动系数对补偿限值做定量的调节，使无功补偿装置依据不同时段负荷对电压及无功功率的要求进行调节，有效避免了误动作。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 选题的背景和意义

1．2 问题的提出

1．3 国内外研究状况

1．3．1 电网无功优化研究现状

1．3．2 无功补偿节点最优点算法研究现状

1．4 本文的创新点

1．5 本文所做的主要工作

1．6 本章小结

第二章 电力系统的无功优化控制策略

2．1 电力系统无功优化数学模型

2．1．1 无功优化目标函数

2．1．2 系统的功率方程约束

2．1．3 系统的变量约束

2．2 无功优化补偿节点最优点的确定

2．3 电压／无功控制策略

2．3．1 电压／无功补偿原理

2．3．2 电压／无功补偿控制器限值的设定

2．4 本章小结

第三章 基于分形原理的时间序列分析

3．1 分形理论

3．1．1 分形的定义

3．1．2 分形的特征

3．2 R／S分析法

3．2．1 R／S分析法建模

3．2．2 赫斯特指数的含义

3．3 统计循环长度

3．3．1 H指数与相关性度量

3．3．2 V统计量及统计循环长度

3．4 本章小结

第四章 基于时间序列波动系数的变限值电压无功综合控制

4．1 时间序列多重分形参量的确定

4．2 电网补偿时段的划分

4．2．1 时段划分基本思路

4．2．2 时段聚类方法

4．3 负荷波动系数的确定

4．4 变限值电压／无功控制器的设定

4．4．1 传统电压／无功控制器限值的设定

4．4．2 电压／无功控制器的变限值设定

4．4．3 分时段变限值电压／无功控制策略

4．5 本章小结

第五章 算例分析

5．1 IEEE-9节点算例分析

5．2 按电压分形计算动作次数

5．3 按有功数据分形的动作次数

5．4 本章小结

第六章 结论与展望

参考文献

致谢

附录