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近些年,我国的经济一直保持着非常良好的增长势头,而电力工业作为经济增长的重要推动力,近些年来也迅速发展。随着电力负荷的日益增长,电网的经济运行越来越受到各方重视。电力系统合理的无功优化规划正是保证电力系统安全、经济运行的重要手段,通过无功功率的合理规划可以有效降低系统的功率损耗、提高系统电压质量、提高电力系统运行的经济性。因此,对电力系统无功优化规划问题的研究,不仅具有理论意义,而且具有实际应用的意义。本文的具体内容及主要工作如下:
首先,介绍了电力系统无功优化规划的研究背景、意义、具体内容以及从不同优化目的出发,并考虑多种约束条件的电力系统无功优化规划的基本数学模型和目前应用于电力系统无功优化规划问题求解的各种优化算法。
其次,针对无功优化规划问题的非线性特点,本文采用了非线性规划领域比较成熟的二次型规划算法,该算法具有数学模型直观,物理概念清晰,优化精度高等优点;并且能够方便地处理各种等式和不等式约束。本文综合考虑了地区电网的经济运行以及无功优化补偿设备的综合投资,建立了地区电网无功优化规划的具体数学模型。该模型的优化目标是使地区电网的年经济效益最好,将地区电网的经济运行与无功补偿设备的综合投资有效的结合起来,约束条件主要考虑的是负荷节点的电压幅值约束和支路功率因数约束。
最后,基于以上数学模型和算法,本文以MATLAB优化工具箱为优化计算平台,按照本文所采用算法的具体步骤编制计算程序,然后调用优化工具箱中的二次型规划函数quadprog来进行优化计算,得到最优的无功补偿容量,从而确定无功补偿规划节点的电容器安装容量。并且将本算法应用到郑州电网无功规划中,通过实际的算例验证了本文所提模型与算法的有效性。