新能源应用技术专业毕业设计-配电网无功补偿方法及优化.doc

1、 - 1 - 毕业设计（论文） 题目 配电网 无功补偿方法及优化 学生姓名 屠亚军 学 号 2014379135 专 业 新能源应用技术 班 级 20143791 指导教师 章世清 评阅教师 章世清 完成日期 2016 年 10 月 - 2 - 三峡电力职业学院 毕业设计（论文）课题任务书 （ 2017 应届毕业生） 课题 名称 配电网无功补偿方法及优化 学生 姓名 屠亚军 院校 三峡电力 职业学院 专业 新能源应用技术 班级 20143791 指导 老师 章世清 指导 人数 一、设计任务 1、 配电网的基本概念 2、 无功功率的基本概念及物理意义 3、 无功功率对配电网的影响 4、 对无功功

2、率补偿的理论及装置的发展研究 5、 无功功率补偿方法优化研究 二、设计目的 运用所学的专业里理论知识与实习实践知识结合起来综合应用，从而达到巩固、加深和扩大专业理论知识，同时培养严 谨、科学、细致的求学精神，培养自我独立分析和解决问题的工作能力及实际工程设计的基本技能，学会在项目开发是如何搜集和查阅资料，使用开发工具、进行方案论证与设计、总结设计成果，撰写毕业论文等，为以后进入工作岗位奠定基础。 三、 设计（论文）成果要求： 1、开题报告： 页 1000 字 2、说 明 书： 页 8000 字（即毕业设计正文部分） 3、图 纸： 页 1 张 4、其 它：按 要求 提供 图纸及 论文全文电子文档

3、 毕业设计 的封装次序 （封面 -设计任务书 -开题报告 -目录 -原创性声明 -版权授权书 -正文 -图纸 -附录） - 3 - 进度起止日期 起止日期 要求完成的内容 1、 2016.9.1 2016.9.8 2、 2016.9.9 2016.10.6 3、 2016.10.7 2016.10.13 4、 2016.10.14 2016.10.20 5、 2016.10.21 2016.10.27 1、 查阅资料，完成开题报告。 2、 完成毕业设计（论文）初稿，指导老师审核。 3、 安要求修改论文，完成毕 业设计（论文），装订成册，连同电子文档一并上交指导老师。 4、 指导老师完成毕业设计

4、（论文）的批阅。 5、 毕业答辩。 审核（系主任） 批准（院长） - 4 - 三峡电力职业学院 毕业设计（论文）开题报告 题目 配电网无功补偿及优化 学生姓名 屠亚军 学号 2014379135 专 业 新能源应用技术 班级 20143791 指导教师 章世清 完成日期 2016 年 9 月 18 日 - 5 - 1 课题的来源 无功补偿对电力系统的重要性越来越受到重视 ,合理地投停使用无功补偿设备 ,对调整电网电压、提高供电质量、抑制谐波干扰、保证电网安全运行都有着十分重要的作用。通过讨论无功补偿的意义、无功功率不足产生的不利影响、无功补偿的原则、如何确定无功补偿容量和方法、以及无功补偿电容

5、器安装及运行中的安全问题等问题 ,希望做好无功优化 ,从客户的节能效益和提高电能质量为原则 ,积极探寻技术 ,以保证用电客户安全生产和经济运行。 2该课题有什么意义 随着国民经济的高速发展和人民生活水平的提高，人们对电力的需求日益增长，同时对供电的可靠性和供电质量提出了更高的要求。由于负荷的不断增加，以及电源的大幅增加，不但改变了电力系统的网络结构，也改变了系统的电源分布，造成系统的无功分布不尽合理，甚至可能造成局部地区无功严重不足、电压水平普遍较低的情况。随着系统结构日趋复杂，当系统受到较大干扰时，就可能在电压稳定薄弱环节导致电压崩溃。 合理的无功补偿点的选择以及补偿容量的确定，能够有效地维

6、持系统的电压水平，提高系统的电压稳定性，避免大量无 功的远距离传输，从而降低有功网损，减少发电费用。采用无功补偿可以收到以下效果： 减少电力损失，一般工厂动力配线依据不同的线路及负载情况，其电力损耗约2%-3%左右，使用电容提高功率因数后，总电流降低，可降低供电端与用电端的电力损失。 改善供电品质，提高功率因数，减少负载总电流及电压降。于变压器二次侧加装电容可改善功率因数提高二次侧电压。 延长设备寿命。 改善功率因数后线路总电流减少，使接近或已经饱和的变压器、开关等机器设备和线路容量负荷降低，因此可以降低温升增加寿命（温度每降低 10C，寿命可延长 1 倍） 最终满足电力系统对无功补偿的监测要

7、求，消除因为功率因数过低而产生的罚款 。 3 该课题的内容在国内处于什么水平？ 相比于国外，尤其是发达国家的配电网络，我国的配电网发展相对落后，尤其是位于农村地区的配电网络，长期面临着设备老化、线路网架薄弱等问题。配电网输电线路长，分支结构复杂且负荷点分散，用电负荷受季节影响变化明显，使得配电网面临的问题更加复杂化。我国配电网经常运行在低功率因数状态，网络损耗大，线路利用率低，在一些地区仍然存在着数量众多的高耗能变压器。低功率因数会导致线路的电压损 耗增加，尤其对于长线路来说，过高的电压损耗还会影响末端负荷的用电。在我国 lOkV 的配电网络中，一般只是在专用变压器侧加装了无功补偿装置，而数量

8、众多的公用变压器- 6 - 却没有，使得配电网的补偿度不高，网络的降损空间较大。因此，在配电线路上装设无功补偿装置显得格外重要。在 lOkV 配电网中，将并联电容器等无功补偿装置安装在线路杆塔上，能够进一步提高功率因数，降低网络损耗。相比于分散在主变压器的无功补偿，装设与配电线路上无功补偿具有集中补偿，设备利用高，基本不占有土地的特点，弥补了变压器低压侧缺少无功的缺点，减少了线路上输 送的无功功率。线路补偿尤其是应用于线路较长、功率因数低的线路，降低线路损耗，提高电能质量的效果相当明显。 无功补偿装置按照连接方式的不同可以分为串联补偿装置和并联补偿装置。串联补偿装置的主要目用于改善线路的阻抗参

9、数，以此来提高线路的传输能力，比如在输电线路中串联电容器来减小线路的电气距离；并联补偿装置主要用于补偿系统无功功率，对线路电压进行调整控制。根据补偿对象的不同，并联无功补偿装置又可以分为系统补偿装置和负荷补偿装置两种。系统补偿装置是指用于补偿配电系统无功功率，提高电压稳定性，维持系统稳定，优化无功潮 流的装置；负荷补偿装置是指用于单个或单组用电负荷无功补偿的装置，目的是提高负荷功率因数，减少电压波动和电压闪变，改善负荷处的电压质量。 4.课题拟采用的 新 方案和 新技术 ： 目前主要两大类优化方法：一类传统的优化算法，这类算法从某个初始点出发，按照一定的轨迹不断改进当前解，最终收敛于最优解。这

10、类优化算法主要有线性规划法、非线性规划法、混合整数规划法、动态规划法； 该类方法经历了三个阶段，第一是仅考虑等式约束的基于拉格朗日函数的等网损微增率准则，该准则概念清楚、简捷快速，在电力系统运行调度和方式制订上 作用显著，尤其是凭经验进行的决策；第二是考虑不等式约束的各类优化算法，如梯度类算法、线性规划法、二次规划法及混合整数规划法等；第三是障碍函数类算法，如内点法，该类算法具有计算速度与求解问题规模不大相关等特殊优点，因而成为优化研究领域的一个热点。 另一类是智能优化算法，它们从一个初始解群体开始，按照概率转移原则，采集某种方式自适应地搜索最优解人工智能算法是一种以一定的直观基础而构造的算法

11、。近年来，基于对自然界和人类本身的有效类比而获得启示的智能算法在电力系统无功优化中的应用受到了人们的关注，具有代表性的 有人工神经网络、粒子群算法、模拟退火法、遗传算法等。智能方法是无须解析表达就能进行优化的方法，包括具有不同智能程度的一系列搜索优化算法。它们以一个初始解群开始，按照概率转移原则，采用某种方式搜索最优解。以遗传算法、模拟退火法等为代表的智能搜索算法，对于搜索空间基本上不需要什么限制性假设，因而具有全局寻优能力，弥补了传统数学规划方法的不足，在电力系统无功优化中得到了成功的应用。 - 7 - 5.课题计划及进度安排： 进度起止日期 起止日期 要求完成的内容 1、 2016.9.1

12、 2016.9.8 2、 2016.9.9 2016.10.6 3、 2016.10.7 2016.10.13 4、 2016.10.14 2016.10.20 5、 2016.10.21 2016.10.27 6、 查阅资料，收集资料。 7、 完成毕业设计（论文）开题报告 8、 安要求完成论文，完成毕业设计（论文）电子文档一并上交指导老师。 9、 指导老师完成毕业设计（论文）的审阅，按要求修改完善。提交装订成册的纸质论文 10、 毕业答辩。 - 8 - 目录 第一章 配电网 12 1.1 配电网的基本概念 12 1.2 配电网的组成 12 1.3 配电网的分类 12 第二章 无功功率 13

13、2.1 什么是无功功率 13 2.2 无功功率的物理意义 13 2.3 无功功率对配电网的影响 15 第三章 无功补偿的理论及装置 17 3.1 无功功率理论的发展 17 3.2 无功功率补偿装置的发展 17 3.3 无功功率动态补偿的原理 18 3.4 无功补偿电容器 19 3.5 静止无功发生器 22 第四章 无功补偿方法优化 25 4.1 无功优化的基本原则及要求 25 4.2 影响无功优化的因素 27 4.3 无功优化的一般模型 28 4.4 无功优化目标函数 29 4.5 无功优化约束条件 31 结 论 33 致 谢 34 参考文献 35 - 9 - 论文 /设计 /报告原创性声明

14、本人郑重声明：所呈交的论文 /设计 /报 告是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了论文 /设计 /报告中特别加以标注引用的内容外，本论文 /设计 /报告不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名： 年 月 日 - 10 - 论文 /设计 /报告版权使用授权书 本论文 /设计 /报告作者完全了解学校有关保障、使用学位论文 /设计 /报告的规定，同意学校保留并向有关论文 /设计 /报告管理部门或机构送交论文 /设计 /报 告的复印件和电子版，允许论文 /设计 /报告被查阅和借阅。本人授权省级优秀论文 /设计 /报告评选机构将本论文 /设计 /报告的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本论文 /设计 /报告。 本论文 /设计 /报告属于 1、 保密 ，在 _年解密后适用本授权书。 2、 不保密 。 （请在以上相应方框内打“”） 作者签名： _ 年 月 日 导师签名： _ 年 月 日