基于混沌粒子群算法的大型水電站自動電壓控制優(yōu)化研究.pdf

1、電壓作為電能質量的三大指標之一,反映了電網無功功率與無功負荷之間的平衡關系,其是否穩(wěn)定對電力系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性有著直接地影響。為了保證電壓的穩(wěn)定,電力系統(tǒng)對電網采用自動電壓控制技術,保證電網各電壓中樞點的電壓維持在給定水平。大型水電站作為電網重要的電壓中樞點和監(jiān)測點,裝機容量大并承擔大量負荷,其母線電壓是否合格直接關系到被供電區(qū)域的電壓能否滿足要求,因此,大型水電站自動電壓控制技術成為電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的重要技術保障。此外,水輪發(fā)電

2、機組具有靈活的調相功能,既能吸收電網過多無功功率,也可在電網無功功率不足時提供無功功率,若能充分利用其無功調節(jié)能力,則可大大減少水電站無功補償設備投資,因而水輪發(fā)電機調壓成為電力系統(tǒng)調壓的首選。
　　早期的大型水電站自動電壓控制多采用“試探調整”的方法,未能建立水電站母線電壓與無功功率之間的有效聯(lián)系,其調節(jié)過程緩慢且需要反復調節(jié),效率低;現(xiàn)代水電站自動電壓控制技術,通過“靈敏度分析法”建立了電站母線電壓與無功功率之間的聯(lián)系,可快速

3、通過母線電壓變化計算出所需發(fā)出或吸收的無功功率。然而,在無功功率分配方面,多采用“平均分配法”、“等容量比例法”等簡單方法,未考慮電站的有功損耗;“等網損微增率法”雖考慮了網絡損耗,但該方法針對特性相差較大的機組,無法獲得有功損耗最優(yōu)值,且存在機組無功功率越界問題,不利于機組的安全穩(wěn)定運行。
　　針對以上大型水電站自動電壓控制技術的不足和實際工程需求,本文引入智能優(yōu)化算法(PSO、CPSO)用于求解大型水電站自動電壓控制模型,在綜

4、合考慮電站無功功率平衡約束、發(fā)電機安全穩(wěn)定運行限制等各種約束條件的基礎上,能快速制定電站無功功率優(yōu)化分配方案,同時保證了電站有功損耗最小。本文的主要工作如下:
　　(1)論述了粒子群算法的基本原理與改進方法。在諸多改進方法中,以混沌粒子群算法為例,論述了混沌現(xiàn)象及混沌粒子群算法的基本原理;針對幾種常見的混沌映射模型,研究了其各自的混沌序列在混沌映射區(qū)間內的分布特性,并以該特性為基礎對幾種模型的性能進行評價;在該評價的基礎上,選取基

5、于Logistic映射的混沌粒子群算法和基于Tent映射的混沌粒子群算法作為大型水電站AVC的求解方法;
　　(2)在算法分析的基礎上,針對大型水電站自動電壓控制模型,在考慮了各種約束條件的基礎上,分別采用PSO、基于Logistic映射的CPSO和基于Tent映射的CPSO對模型進行求解,并將三種算法的結果進行了比較分析,同時研究了三種算法的收斂特性并得出了關于三種算法性能的初步結論;
　　(3)在算法分析和模型求解的基礎