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考虑变比离散性的风电系统OLTC电压控制算法研究

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摘要

第一章 绪论

1.1 选题背景及研究意义

1.1.1 风力发电的发展状况

1.1.2 风电系统电压控制的难度与必要性

1.1.3 风电系统OLTC电压控制算法的研究意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 OLTC变比优化算法的研究现状

1.2.2 OLTC变比灵敏度算法的研究现状

1.3 本文主要的工作

第二章 基于改进遗传算法含OLTC风电系统电压控制

2.1 多OLTC协调优化模型

2.2 基于优化模型的电压安全概率

2.2.1 风电系统有功出力区间均值建模

2.2.2 基于优化模型的电压安全概率

2.3 改进遗传算法及其在多OLTC协调优化中的应用

2.3.1 染色体编码的改进

2.3.2 选择操作的改进

2.3.3 交叉和变异操作的改进

2.3.4 改进遗传算法的计算流程

2.4 算例分析

2.4.1 改进遗传算法与普通遗传算法的比较

2.4.2 基于优化模型的电压安全概率计算

2.4.3 多OLTC协调优化模型的影响因素

2.5 本章小结

第三章 基于变比连续化的OLTC电压控制灵敏度算法

3.1 应用连续化方法求解离散变量灵敏度的思路

3.1.1 Sigmoid函数法

3.1.2 NCP函数法

3.1.3 二进制熵函数法

3.2 基于灵敏度指标的OLTC变比调节

3.2.1 普通变比灵敏度算法

3.2.2 风电系统OLTC电压控制步骤

3.3 基于变比连续化的OLTC电压控制灵敏度算法

3.3.1 OLTC变比的0-1化

3.3.2 基于Sigmoid函数的连续化变比灵敏度算法

3.3.3 基于NCP函数的连续化变比灵敏度算法

3.3.3 基于二进制熵函数的连续化变比灵敏度算法

3.3.5 对OLTC变比调节影响因素的分析

3.3 本章小结

第四章 基于离散变比灵敏度风电系统OLTC电压控制算例

4.1 算法的有效性验证

4.2 风电系统的电压控制

4.3 对OLTC变比调节影响因素的分析

4.3.1 Sigmoid函数算法的影响因素分析

4.3.2 NCP函数算法的影响因素分析

4.3.3 二进制熵函数算法的影响因素分析

4.4 算法初值和参数取值的探讨

4.4.1 Sigmoid函数算法初值和参数取值的探讨

4.4.2 NCP函数算法初值和参数取值的探讨

4.4.3 二进制熵函数算法初值和参数取值的探讨

4.5 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

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摘要

大规模风电并网后,风速的随机变化使得电压控制问题更为凸出。有载调压变压器(On-Load Tap Changer,OLTC)可以带负荷切换变比,不需新增投资便可灵活有效地进行调压。指导变比调节的算法包括优化算法和灵敏度算法,但这两类算法,都不能回避变比离散的难题。本文计及变比的离散特性,对风电系统OLTC电压控制算法进行研究,主要内容如下:
  (1)基于改进遗传算法含OLTC风电系统电压控制
  1)建立以电压安全、网损和变比调节裕度为目标的多OLTC协调优化模型。将风电机组的有功出力划分为几个区间,建立相应区间的均值模型。为分析基于优化模型OLTC调节的电压安全概率,本文方法是把区间均值参与优化模型计算,用区间极限值校验OLTC调节后电压安全的概率。最后探讨目标权重和划分区间数对优化模型的影响。
  2)选用遗传算法求解优化模型。为提高算法处理离散变量和全局寻优的能力,改进算法。应用整数编码的方法,按照随机配位数组进行交叉,以变量约束范围内的随机数实行变异,把概率生存与最优保留策略相结合执行选择操作。
  结果表明:改进遗传算法能有效减少普通遗传算法就近取整的控制误差;电压安全权重越小,风电出力区间的划分数目越少,电压安全概率越低。本文方法可用于风电系统中离散设备调节的电压安全概率分析。
  (2)基于变比连续化的风电系统OLTC电压控制灵敏度算法
  1)分析Sigmoid函数、NCP函数和二进制熵函数的性质及其用于连续化0-1变量的机理。研究电压-变比的普通灵敏度算法,并将其用于指导风电系统OLTC电压控制,分析引起控制误差的原因。
  2)应用二进制编码把离散变比转换成0-1变量的表达式,分别引入Sigmoid函数、NCP函数和二进制熵函数,将0-1变量连续化,提出三种基于变比连续化的灵敏度算法。分析各算法的初值与参数对相应算法的误差、迭代次数及其指导OLTC变比调节的影响,并对各算法初值和参数的取值进行了探讨。
  结果表明:所提算法具有有效性,为等间距离散变量的灵敏度分析,提供了新的解决思路。若可避免初值和参数对相应算法的影响,所提的三种算法均可以快速准确地用于指导风电系统中OLTC的变比调节。

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