计及静态电压稳定的电力系统无功优化

论文总字数：21823字

摘 要

在大型电力系统网络中，为了系统的稳定，常常需要快速的精确的确定符合各项安全要求的最优潮流，这样才能使系统既高效又稳定的发展。但是目前被广泛使用的牛顿拉夫逊算法计算，在运用于最优潮流问题的效率不是很理想。本文决定采用近些年来逐渐被人使用的混沌算法来解决改问题，及混沌搜索符合条件的解值，并加以适当改进混沌搜索的二次尺度。本文将电力系统网络中总的有功损失作为最优潮流计算中的目标函数，并将发电机机端电压、变压器分接头和发电机无功输出作为控制变量，其他则为状态变量，组成了无功优化的基本数学模型。并将改进的变尺度混沌优化算法在Matlab这一电力仿真常用软件上实现。最终通过将IEEE9系统各节点和各线路的有效参数输入进编好的变尺度混沌算法中，在Matlab上运行程序，完成满足各项条件的最优潮流计算结果，及有功网损达到要求的精度范围内。对比牛顿拉夫逊算法的运算结果，我们可以看到混沌优化算法的运算速度快，结果精确程度高等优点。

关键词:牛顿拉夫逊算法；最优潮流；Matlab；混沌搜索

Power Optimization of Power Systems Incorporating Steady State Voltage Stability Constraints

Abstract

In large power system network, we often need fast accurate determination and safety requirements to compute optimal power flow in order to stabilize the system. So we can make the system efficient and stable development. But now Newton Raphson algorithm which has been widely used in calculations is not very satisfactory to be used in the optimal power flow problem of efficiency. In this paper, we decided to use chaos algorithm which has being used to solve the problem in recent years gradually to search for qualifying, and make appropriate improvements chaotic search for the second dimension. This article will make total power system network of active loss as the optimal power flow calculation of the objective function, and make the generator terminal voltage, transformer tap and generator reactive power output as a control variable. These composed of reactive power optimization basic mathematical model. Then we impove MSCOA and achieve it in the Matlab. Finally we input effective parameters of each line and node of IEEE9 into the programmed MSCOA. Then we run the program on Matlab and achieve optimal power flow calculation results which can meet the conditions. Compare Newton Raphson calculation results, we can see the MSCOA has advantages of speed computing and the results having high accuracy.

Keywords: Newton-Raphson method; Optimal Power Flow; Matlab; COA

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪 论 1

1.1选题的意义和目的 1

1.2 电力系统的静态电压稳定 1

1.3电力系统的无功优化含义及方案 2

1.4论文主要的工作 2

第二章 无功优化的求解方法 3

2.1无功优化的基本数学模型 3

2.2实现电力系统无功优化的方法 4

2.3牛顿－拉夫逊法潮流计算 4

2.3.1牛顿拉夫逊法简介 4

2.3.2直角坐标形式的节点功率方程 6

2.3.3牛顿拉夫逊法的计算步骤及框图 8

2.4节点导纳矩阵的形成和修改 9

第三章 混沌优化算法介绍与实现 11

3.1 潮流计算概述 11

3.2 程序基本功能介绍 11

3.3 潮流方程分析 11

3.3.1 潮流方程概述 11

3.4变尺度混沌算法的实现 12

3.4.1不等式约束的处理 12

3.4.2具有惩罚项的无功优化数学模型 13

3.5 算例 13

第四章 总 结 17

4.1本文小结 17

4.2个人想法 17

谢 辞 18

参考文献 19

附 录 20

第一章 绪 论

1.1选题的意义和目的

电力系统耗资巨大，且已然成为社会发展基石，对其运行的研究十分的重要。潮流计算正是对电力系统稳定运行时的全面分析。但大部分时候，我们并不能成功找到满足各种系统运行条件的潮流计算结果，所以我们通常求取系统的最小潮流最为系统稳定运行时的状态。再考虑到一些可控可调节的系统控制变量，比如节点电压范围，最小潮流问题就进化成了最优潮流问题，及满足系统各种运行条件的最佳运行状态求解。

以往电力网络较小，一般的最优潮流问题都可有效的快速的解决。但随着电力行业的逐年发展，电力系统网络逐步变大，系统负荷也逐渐变大，最优潮流问题求解所需的时间就大大增加。如若不能快速有效的解决当前系统的最优潮流问题，在电力负荷达到高峰时，系统的传输容量接近极限值，大大的增加了系统电压崩溃的可能性，这对于安全性要求非常高的电力系统是绝对不能发生的。

所以急需一种可在短时间内对求解空间进行充分搜索的算法，来应对较大规模的电力系统的最优潮流计算问题。而混沌运动的遍历性与随机性刚好使得混沌搜索满足较大规模系统最优解的全局搜索。并且改进的变尺度混沌算法成功的被运用于电力系统的符合分配问题以及最优潮流计算等领域。

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