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无功优化是保证电力系统安全、经济运行的一项有效手段,是降低网损、提高电压质量的重要措施。我国电力系统正逐步形成“西电东送、南北互供、全国联网”的大格局,电力系统的规模不断扩大,且日趋复杂。与此同时,高压直流输电技术与柔性交流输电技术的日趋发展及不断完善不仅对我国电网未来发展起到促进作用,同时也为运行管理提供了强有力的工具。高压直流输电在远距离大容量、区域电网互联、海底电缆送电等特殊领域有着不可替代的优势,目前我国部分区域电网己形成了交直流混合输电格局。统一潮流控制器(UPFC)是柔性交流输电系统(FACTS)中最具代表的设备,它对系统线路的功率控制和电压稳定性方面起着积极的作用。因此,将无功优化的研究从传统的交流系统延伸到交直流混合系统中,并考虑统一潮流控制器的作用具有一定的理论意义的现实意义。
本文研究了高压直流输电系统的基本模型,将模型中各变量之间的关系推导出来用关系式表示,并分析了换流器的控制方式和换流站无功功率控制的机理,总结了直流输电系统在多种运行条件下的控制手段。论文以交直流系统的模型作为基础,研究分析了交直流系统的潮流计算方法。结合无功优化的特点采用计算过程相对简单,容易实现的交替求解法,求解过程中采用了交直流输电系统模型的变量关系式。论文提出了计及UPFC的交直流混合输电系统的无功优化数学模型,推导出全新条件下的无功优化模型。模型中以有功网损最低为唯一目标,其中包括两个部分的网损即交流输电部分和直流输电部分。对等式约束条件潮流方程进行改进,方程中加入了直流节点有功和无功的注入以及UPFC所连节点的附加功率注入。控制变量不仅包括传统无功优化中的发电机的机端电压,无功补偿节点的无功补偿容量,变压器分接头,还包括了直流输电部分的控制变量约束以及UPFC控制变量,即包括了控制电压、控制电流、控制功率等以及UPFC串并联电压源的电压幅值和输出功率。本文采用采用Tabu禁忌搜索算法对无功优化进行求解计算,结合电网结构,优化初值选取及编码,合理设置Tabu禁忌搜索算法计算过程中各参数。
本文基于VisualC++6.编制了应用程序,并通过IEEE_14节点系统的算例进行验证,算例结果表明无功优化新的模型及算法的应用是可行的、有效的。