配电网无功补偿与管理系统研究及XX地区无功优化实践.doc

配电网无功补偿与管理系统研究及XX地区无功优化实践摘要关键词：AbstractKeywords:第1章绪论1.1研究背景及其意义电力系统的运行管理不仅要重视安全可靠性，同时也要考虑其运行经济性，以及对企业效益和社会效益的影响。随着市场经济的进一步发展，能源意识的增强，电力系统的运行经济性问题愈发重要，如何实现科学管理，在保证安全可靠的同时科学利用和优化配置系统资源，降低运行损耗，提高供电电能质量，最终提高企业效益和社会效益，越来越受到人们的关注和重视。多年来，我国高压输电网络的管理很受重视，有了较多的研究成果，在实践当中得以广泛应用并且效果明显，而配电网的研究由于历史原因一直没有得到应有的重视，尤其是城镇和农村配电网重视程度更低。配电网是电力系统的重要组成部分之一，在电力系统的各环节中，配电网处于末端直接与用户相联系，尽管国家实施两网改造工程以来众多配电网自动化系统设备、装置应运而生，但都仅限于提高供电可靠性方面，对其经济运行却研究相对较少。长期以来，重视有功调度而忽视无功功率的分布，导致大量无功功率在配电网中流动，既增加了配电网有功损耗，又影响了电压质量，降低了配电网运行效率。因而对于如何利用和配置无功资源进一步降低配电网损耗，提高电压合格率，提高配电网运行经济性的研究无论从运行实际还是从研究现状来看都表现出很强的迫切性，而配电网的自动化运行与管理便是解决这一问题的重要手段之一。近年来，我国配电网运行的自动化水平已得到很大的提高，调度自动化系统SCADA/EMS(SupervisoryControlAndDataAcquisition/EnergyManageSystem)也已得到普及，在现场运行中具有较高的可靠性和稳定性，SCADA的“四遥”功能日趋完善。计算机技术迅速发展，使电力系统管理维护人员对配电网的优化管理提出了更新、更高的要求。如何利用计算机强大的数据存储和分析计算功能，实现无功资源的优化配置？如何借助已有调度自动化系统的基础条件，通过软件实现电网的无功优化实时闭环控制等等这些问题是当前地区电网电压无功优化控制问题的研究热点。本课题所研究的配电网无功优化与管理系统就是建立在已有SCADA系统的基础之上，实现城镇或农村配电网内无功优化实时闭环控制。本课题的研究，具有以下几方面重要的意义：一是本课题对于配电网无功补偿及其管理系统的研究，能够作为国内对该领域相关研究成果的进一步完善和补充，具有一定的理论意义；二是本课题的研究，对于城镇或农村配电网，利用优化的方式，实现科学有效的降低损耗，满足配电网运行的各种安全性要求及经济性目标，具有较高的现实意义；三是本文通过对无功潮流的计算，以及相关数学模型的优化，最终实现配电网补偿量的最优化，这对于保护配电网运行安全，提升相关人员的调度水平，以及实现电网的无功规划都具有重要的借鉴价值。1.2国内外研究综述无功优化补偿作为一种提升无功优化过程效率的方式，长期以来在国内外的电网管理中都给予了足够的重视，相应地该领域的许多专家学者也对无功优化补偿进行了多方面的研究，出现了一系列有价值的理论成果。这些理论成果主要集中在配电网无功优化的两大核心潮流计算与无功优化计算方面，为配电网的无功优化补偿奠定了坚实的基础。1.2.1国外研究文献综述无功优化补偿在国外的研究起步较早，从20世纪60年代的大规模无功补偿研究开始，出现了一系列在该方面的不同方法，包括非线性规划、线性规划、混合式证书规划、动态规划、基于人工神经网络的规划、遗传算法、模糊算法等。这些方法有的属于运筹学理论，有的基于数学理论，各有特点。20世纪60年代末期，学者多摩和提恩尼首先对无功电源展开了分析，并成功运用数学中的梯度法进行计算，他首先使用拉格朗日乘数法对目标函数进行构造，然后按照逗留点对梯度进行计算，以此对控制量进行矫正。由于梯度法较为简单，但收敛性较差，而且收敛性有被破坏的可能，因此在该方法提出之后，有不少学者对这种方式进行了改善。1984年，学者Sun使用牛顿法求解了最优潮流，该学者在海森矩阵与雅克比矩阵基础上，合理利用了两矩阵的稀疏性，虽然实现了计算量的降低，但却无法对不等式约束进行处理，使得电网在高负荷运行时，优化过程会比较长。在该学者研究的基础上，美国学者托马斯进一步以电网损耗及运行投资为目标函数，针对收敛性的问题，采取了二次罚函数去处理安全约束，并对多种函数的不等式约束进行处理，从而提高收敛性。1994年，英国学者威尔以Fletcher二次规划法