发电机有效无功储备的定义和评估

摘要

电力系统无功功率的运行及储备情况以及对其进行的优化控制作为电网安全经济运行的重要内容，越来越受到人们的关注。本文从发电机无功储备的有效性和方向性2个角度，定义了4种发电机无功储备，进而建立了最小发电机无功储备的计算模型，并提出了基于粒子群优化算法的求解方法，并以此为基础探索了从优化无功储备的角度进行无功补偿的方法。
　　首先，概括介绍电力系统电压稳定及无功储备的研究现状，简单阐述了无功功率在电力系统中的作用，重点介绍了无功储备概念提出的理论依据、在系统运行中的重要作用以及分析无功储备的优化算法。
　　接下来，将无功储备根据发电机、负荷及无功补偿装置进行了分类，给出了四种不同形式下传统发电机无功储备的定义，并通过IEEE9节点系统进行了分析。在前人的基础上，提出了发电机有效无功储备的定义，通过实际算例对比展示了本文所提的有效无功储备的合理性与创新性。
　　随后，在保证电力系统电压稳定的前提下建立了最小发电机无功储备的计算模型，并提出了基于粒子群优化算法的求解方法。该方法基于有效无功储备的定义，考虑正常运行状态及故障集中的故障运行状态，通过粒子群算法寻找满足安全运行约束时，系统所需的最小发电机有效无功储备。
　　最后，将发电机的无功出力管理与系统无功补偿相结合，形成了一个多目标优化问题，提出了一个考虑无功补偿的最小发电机无功储备的优化方法。该方法通过对目标函数和约束条件的改进，考虑当系统负荷增长，仅仅依靠发电机无功出力无法满足系统安全运行的要求时，在负荷节点增加无功补偿的情况下解决最小发电机无功储备问题。
　　本文采用多个算例对上述算法的有效性进行了验证。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 国内外研究的现状

1．2．1 无功储备研究现状

1．2．2 无功储备的作用

1．2．3 电压稳定研究现状及分析方法

1．2．4 优化方法介绍

1．1 本文主要研究内容

2 发电机无功储备

2．1 电力系统中无功功率的意义

2．2 电压稳定

2．2．1 电力系统电压稳定的定义

2．2．2 电力系统电压稳定的分类

2．3 无功储备与电压稳定的联系

2．4 无功储备的种类

2．4．1 发电机的无功储备

2．4．2 等效无功储备的定义

2．4．3 负荷的无功储备

2．4．4 可投切电容器的无功储备

2．5 传统发电机无功储备算例

2．6 有效无功储备

2．6．1 IEEE 9节点系统算例

2．6．2 IEEE 39节点系统

3 最小发电机有效无功储备

3．1 最小发电机有效无功储备定义及数学模型

3．2 粒子群优化算法

3．2．1 粒子群优化算法简述

3．2．2 粒子群优化算法的特点

3．2．3 粒子群算法模型

3．2．4 粒子群优化算法流程

3．3 IEEE 39节点系统算例

3．3．1 基态下的最小发电机有效无功储备

3．3．2 负荷水平对发电机无功储备的影响

3．3．3 重负荷下的最小发电机有效无功储备

4 考虑有效无功储备的无功补偿优化

4．1 无功补偿的分类

4．2 无功补偿设备

4．3 无功补偿优化方法

4．4 基于最小有效无功储备的无功补偿优化模型

4．5 IEEE 39节点系统算例

4．5．1 考虑增设补偿装置，重负荷下的最小发电机有效无功储备

4．5．2 负荷水平对无功补偿容量的影响

5 总结与展望

5．1 总结

5．2 对未来工作的期望

致谢

参考文献

附录：攻读硕士学位期间发表论文情况