基于VQC的纸箱厂电力系统电压无功分析_开题报告

文献综述

国内研究现状

近年来,随着国民经济的跨越式发展, 国民对生活的质量要求也越来越高，包装材料的需求随之增高，纸箱纸板生产企业也相应大量增加，但由于纸箱厂中存在大量的大型工业设备，并且这些设备何时开机运行都由买方何时下订单决定，所以这些大型工业设备几乎每天都需要开机和关机，对电压的质量要求非常高。而电力系统的无功平衡又是保证电压质量的重要条件，故解决电力系统的无功问题非常重要。负荷的快速增长对无功的需求也大幅上升,也使电网中无功功率不平衡,导致无功功率大量的存在。目前,我国电力系统无功功率优化和补偿主要采用以下几种方式:  

　　1.同步调相机:同步调相机属于早期无功优化和补偿装置的典型代表,它虽能进行动态优化和补偿,但响应慢,运行维护复杂,多为高压侧集中优化和补偿,目前很少使用。  

2.并补装置:并联电容器是无功优化和补偿领域中应用最广泛的无功优化和补偿装置,但电容只能优化和补偿固定的无功。尽管采用电容分组投切相比固定电容器优化和补偿方式能更有效适应负载无功的动态变化,但是电容器优化和补偿方式仍然属于一种有级的无功调节,不能实现无功的平滑无级的调节。  

　　3.并联电抗器:目前所用电抗器的容量是固定的,除吸收系统容性负荷外,用以抑制过电压。  

国外研究现状

    为提高供电设备效率，减少供电线路电能损失，国外自上世纪50年代初就开始进行无功功率优化和补偿装置的研究工作，其方法主要有两种:一种是在电网上并联电容器，通过提高电网的功率因数达到减少线路电压损耗、提高供电设备利用率的目的，这种方法适用于居民、商业及小型工厂的低压供电系统;另外一种是在电网上并入同步电动机，通过改变同步电动机励磁电流的方法来改变电路负载特性，这种方法适用于大型工厂中的无功功率优化和补偿。

无功优化的研究成果

    为了实现电力系统电压的无功优化，国内外专家提出了许多算法。

    将非线性无功优化模型线性化求解，是一些算法的出发点，如基于灵敏度分析的无功优化潮流、无功综合优化的线性规划内点法、带惩罚项的无功优化潮流和内点法等等，以上均是通过将非线性规划运用泰勒级数展开,忽略二阶及以上的项,建立线性化模型求得优化解。这些方法由于在线性化的过程中，忽略了二阶及以上的项，其计算的收敛性得不到保证。为了进步优化计算的收敛性，又提出了将罚函数的思想引进线性规划,提出了带惩罚项的无功优化潮流模型与算法，使允从变量的越限消除或减小到最低限度。但它不能从根本上结局线性化后的不收敛题目。

  针对线性算法方法的不足，又提出了一些运用非线性算法，混合整数规划、约束多面体法和非线性原-对偶算法等等。尽管这些方法能在理论上找到最优解，但由于无功优化本身的特性，使计算复杂、费时，且不能保证可靠收敛。

  为了进步收敛性和非线性的对于无功优化中的离散变量（变压器分接头的调节，电容器组的投切）的处理，基于人工智能的新方法，相继提出了遗传算法，Tabu搜索法，启发式算法，改进的遗传算法，分布计算的遗传算法和摸似退火算法等等，这些算法在一定的程度上进步了无功优化的收敛性和计算速度，并且有些方法已经投进实际应用并取得了较好的效果。

（四）无功优化中存在的问题

   （1）由于无功优化是非线性题目，而非线性规划经常收敛在局部最优解，如何求出其全局最优解仍需进一步研究和探讨。

   （2）由于以网损为最小的目标函数，它本身是电压平方的函数，在求解无功优化时，终极求得的解可能有不少母线电压接近于电压的上限，而在实际运行部分又不希望电压接近于上限运行。假如将电压约束范围变小，可能造成无功优化的不收敛或者要经过反复修正、迭代才能求出解（需人为的改变局部约束条件）。如何将电压质量和经济运行指标相统一仍需进一步研究。

   （3）无功优化的实时性题目。伴随着电力系统自动化水平的进步，对无功优化的实时性提出了很高的要求，如何在很短的时间内避免不收敛，求出最优解仍需进一步研究。

^范文提纲

摘   要

Abstract

第1章 概述

1.1  课题来源

1.2  国内外的研究现状和发展趋势

1.3  研究的目的和意义

第2章 电压无功问题的分析

2.1  问题产生的原因

2.2  机理分析

2.3  无功功率不足的危害

第3章 无功优化和无功补偿

3.1  无功优化

3.2  无功补偿

3.2.1  无功补偿的原理

3.2.2  无功补偿的分类

3.3  无功优化和补偿的原则

3.4  无功优化和补偿的效益

3.4.1  改善电能质量

3.4.2  降低电能损耗

3.4.3  挖掘发供电设备潜力

3.4.4  减少用户电费

第4章 电压无功综合控制（VQC）

4.1 VQC的基本原理

4.2 VQC的控制目标

4.3 VQC的控制模式

第5章 变电站电压无功控制

5.1 变电站电压无功控制的数学模型

5.3 九区图电压／无功上下限的设置

第6章 基于九区图的算例分析

6.1 程序流程

6.2 变电站电压无功控制算例分析

第7章 总结与展望

参考文献

致   谢

参考文献

安晓华．研究低压配电网无功补偿的方法[D]．山东农业大学，2014：2-4． 

徐方．电力系统的无功优化[J]．水利水电， 2011 ：121-122.

许文超，郭伟.电力系统无功优化的模型及算法综述[J].电力系统及其自动化学报，2003.15(1)：100-105．

李季渊．智能变电站电压无功综合控制[J]．西安建筑科技大学学报，2005, 37(3)：28-29.

严浩军. 变电站电压无功综合自动控制问题探讨[J]. 电网技术，2000,24（7）：41-43.

朱太秀．电力系统优化潮流与无功优化[J]．电网技术，1990，11(4)：13-16．

孟杰．电力系统无功优化方法的研究[D]．北京：华北电力大学，1996:20-36．

熊信银，曹顺生．电力系统无功补偿最优配置非线性模型[M]．中国电机工程学会电力系统计算学会议^范文集，1990:34~38．

K．H．Abdul－Rahman，S．M．Shahideh pour，M．Daneshdoost．AI Approachto Optimal Var Control with Fuzzy Reactive Loads．IEEE Transactions on PowerSystems，1995，10(l)：88~97．

Ying－Tung Hsiao，Hsiao－Dong Chiang，Chun－Chang Liu，et al．A ComputerPackage for Optimal Multi－Objective VAR Planning in Large Scale PowerSystems．IEEE Transactions on Power Systems，1994，9(2)：668~676．

Ignacio J，Ramirez-Rosado．Genetic Algorithms Applied to the Design of Large Power Distribution System．IEEE Trans．on Power System，1998，13(2)：696～703．

杨腾栋．无功补偿及其对电力系统电压稳定性影响的分析[D]．贵州大学，2007，12-18．

张刘春，韩如成，张守玉．无功补偿装置的现状和发展趋势[J]．太原重型机械学院学报．2004（25）：30-33．