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配电网络重构、无功电压优化以及两者的协调是配电网优化的主要研究内容。目前配电网优化方面的研究基本上是基于单时间断面负荷进行的静态优化,寻优的目标和约束都是针对该时间段面,只能适用于规划领域;在实际运行中,系统线路上的负荷随时间动态变化,在这种情况下如何对系统进行动态优化,以达到系统安全、优质和经济运行的目的,无论是从理论方面还是从工程应用方面来说都具有十分重要的意义。
本文针对电网动态过程响应快速而控制中心决策过程慢速的快慢协调困难以及系统中设备不能频繁切换问题,提出了一种面向过程的研究方法,该方法可以充分挖掘利用负荷变化曲线所蕴含的信息,重点阐述了这种方法的基本思想、具体的实施过程以及优化方案的安全性校验,并且探讨了将其用于解决配电网过程优化问题的合理性,从而将配电网优化从处理单时间段面问题发展到动态地跟踪系统有功、无功负荷变化趋势的新阶段。
本文探讨了将面向过程的研究方法用于配电网络动态重构,对配电网络重构的均衡视在精确矩法进行了改进以进一步加快搜索过程和减小运算量,设计了动态重构算法,并且将动态重构和其它几种重构方式进行了比较研究;对动态重构的方案进行了安全性校验确保满足安全运行约束。
针对考虑负荷变化时配电网中补偿电容器以及有载调压变压器分接头的优化调度问题,提出了完整的模型并将面向过程的分段处理方法用于解决该问题,采用粒子群优化算法(ParticleSwarmOptimization:PSO)从整体上获得系统一天内补偿调压设备的最优运行方式。对分段优化的方案进行了安全性检验,保证方案在整个研究时段上的适用性;最后将这种分段处理方法与常见的将一天负荷曲线分成24段的处理方法进行了比较分析。
本文还研究了将面向过程的优化方法用于负荷随时间变化情况下配电系统的综合优化,将网络重构和无功电压优化两种手段结合起来,使得到的优化策略更为合理有效。为充分地利用负荷曲线所包含的信息和满足可控设备的动作次数约束,将连续变化的负荷曲线按其变化趋势进行分段处理。在各段内,用代表负荷进行优化得到控制设备的调度方案。为了降低综合优化问题的复杂性,将其分解为重构子问题和无功/电压优化控制子问题交替求解,前者采用改进视在精确矩法确定最佳网络结构,后者采用粒子群优化算法优化补偿调压设备的状态,并将这种综合优化算法与同类迭代方法进行了对比分析。在算例分析中同样对分段优化的方案进行了安全性校验,并且与将一天分为24个等分段的优化方案进行了比较研究。
粒子群优化算法作为一种新型基于群体智能计算技术的演化计算方法,在电力系统中的应用正在蓬勃展开。本文探讨了该算法在配电网时变无功电压优化和综合优化中的具体应用,研究结果表明该算法的确有其优越性,为本文的分析过程起到了很好的支持作用。