运用MATLAB优化工具箱对某电网进行无功优化.pdf

1.引言

1.１选题的背景和意义

随着社会的加速发展，电力负荷快速增加，电网的经济运行受到了电力部门

的重视，电力系统无功优化是降低有功损耗，提高电压合格率的有效手段。通过

对电力系统无功电源的合理配置和对无功负荷的最佳补偿，不仅可以提高系统运

行的稳定性，而且可以使电力系统安全经济运行。电力系统的无功优化具体有以

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下主要意义。

(1)改善系统电压分布，保证电能质量；

在电力系统中，母线电压是与系统无功密切联系的，用电设备所消耗的无功功

率，大致与电压的平方成正比。因此，无功过剩将造成母线电压升高，而无功缺乏

势必造成电压降低。对于发电机来说，机组总的视在功率是一定的，输出有功功率

大，则相应无功功率减小，此时系统电压就要降低。无功出力不足或过剩直接影响

到母线电压及整个系统无功潮流分布。各级电压母线无功缺乏，将产生无功功率的

大量流动，由于无功功率从电源点向负荷侧的大量流动，因而占用了变压器及线路

的传输容量，使变压器及线路的有功出力受到影响，传输效率降低。因此，只有合

理分配无功功率，达到无功功率平衡，才能改善系统电压分布，保证电能质量。

(2)降低系统有功损耗，节约系统运行费用；

当前，电力系统运行的一个重要问题是系统的经济运行。在电价基本稳定的前

提下，电力系统需要认真考虑如何降低运行成本，以达到经济运行、提高效益的目

的。系统网损对运行成本起到至关重要的作用，网损的大小很大程度受到无功的影

响；由于无功的影响，传输同样的有功而电流增大，引起有功网损增加。当电网参

数已定时，改变通过电网的有功及无功功率分布，可以达到调整电压的目的，但系

统内有功功率的分布，关系到用户的要求及各个电厂的经济出力等问题，不能随时

调整，故通常是通过改变系统内的无功功率分布来实现减少压降的目的；而线路两

端压降减少则流过线路的损耗减少。因而系统无功功率的分布、平衡问题直接关系

到系统的电压质量，关系到网损大小即关系到电力系统经济运行。因此，使电网无

功潮流分布达到最优，即系统网损最小、电网运行最经济，是无功优化分析的最主

要目标。

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(3)改善系统运行，提高系统的稳定性和安全度。

有功优化不仅要实现最小运行费用，而且要满足线路安全约束，同样，无功优

化不仅要降低网损，而且要满足节点电压的可行性或安全性约束。线路安全约束既

反映了线路的热稳定的要求，也反映了线路传输功率的静态稳定要求，而节点电压

的安全约束则反映了网络的电压静态稳定要求。因此，无功优化不仅具有经济上的

含义，而且也具有运行安全性上的含义。

潮流计算和短路电流计算是电力系统中运用最广泛的基本运算。无论在系统

的运行分析、实时监控、继电保护及电气设备的选择和校验时，这两种计算数据都

是必不可缺的。但从构建一个数学模型到非线性方程的迭代求解过程，需要大量反

复的数学计算，特别是这两种计算中都含有大量矩阵，如节点导纳矩阵、雅克比矩

阵等，矩阵的消元、分解和化简的过程非常繁琐，现在用MATLAB语言编写大大简

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化了工作量。

1.2毕业论文完成的任务

(1)学习并掌握MATLAB软件，完成相关编程设计；

(2)学习无功优化的基本知识，了解无功优化的作用,掌握遗传算法；

(3)利用MATLAB遗传算法工具箱对IEEE6节点系统进行无功优化；

(4)翻译相关英文资料；

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2.关于无功优化的介绍

2.1基本概念

1）无功功率是影响电压质量的主要因素。在电力系统中，母线电压时与系统

（

无功密切联系的，用电设备所消耗的无功功率，大致与电压的平方成正比。因此，

无功过剩将造成母线电压升高，而无功缺乏势必造成电压降低。对于发电机来说，

机组总的视在功率是一定的，输出有功功率大，则相应无功功率减小，此时系统电

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压就要降低。无功出力不足或过剩直接影响到母线电压及整个系统无功潮流分布。

各级电压母线无功缺乏，将产生无功功率的大量流动，由于无功功率从电源点向负

荷侧大量流动，因而占用了变压器及线路的传输容量，使变压器及线路的有功出力

受到影响，传输效率降低。因此