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《沈阳农业大学》 2011年 博士论文
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基于虚拟技术的农村电力网规划方法研究

孟晓芳  
【摘要】:配电网直接给用户供电,与用户密切相关,对配电网进行科学合理的规划,可以降低配电系统的投资和运行费用,有助于电网的经济建设和运行,具有显著的经济和社会效益。农村电力网是配电网的重要部分,农网的建设关系到发展农业经济、提高农业生产、改善农民生活水平等许多问题,也关系到农网的可靠、经济、合理、高质量、低成本地运行。因此,做好农网规划工作非常重要。 在系统地分析农网现状的基础上,提出了基于虚拟技术的农网规划新思想,确定了基于虚拟技术的农网规划应用系统的总体规划及实现方法。 提出了构建农网规划虚拟系统的系统方法。根据农网的现状及发展趋势,建立了包括电源、电容器、线路、节点、负荷的图元库,完成虚拟系统的主界面、相关数据库的形成以及农网分析计算结果的显示。在虚拟系统的主界面建立虚拟运行系统,方便地进行农网的运行分析,实现对电气图编辑、绘制、数据的保存以及相关显示。并结合虚拟系统,分析了线路、电容器、负荷及PV节点在配电网潮流计算中的模型,给出了基于网络拓扑方法的配电网潮流计算方法。 提出了基于虚拟系统的农网无功优化方法。针对农网无功优化问题,考虑了影响农网负荷统计的不确定因素,并且确定了不确定信息的数学模型。建立了无功优化模型,根据农网的运行特点以及历史数据,建立了三阶梯的负荷曲线。按照最大负荷时网络损耗最小确定补偿位置,然后以计算支出费用最少为目标确定无功补偿容量,并且提出了根据潮流分布确定主干线的方法。实现了农网无功优化结果在虚拟运行系统中的显示,可以直观地分析无功规划优化对不同负荷情况时农网节点电压、支路功率分布、支路损耗的影响,而且可以直观地观察无功补偿设备的位置和容量。 提出了基于虚拟系统的分布式电源(DG)在农网中的优化配置方法。给出了适合农网应用的分布式电源类型,研究了农网中DG的配置问题。利用网络的节点优先度评价DG对节点电压、功率损耗以及短路电流的影响。在满足一定优先等级的前提下,根据年电能损失最小及年经济效益最高的原则确定配置DG的位置及容量。在安装DG总容量相同的情况下,将单点配置DG、两点配置DG及三点配置DG对节点电压的改善和电能损失减小的程度进行了计算和对比分析,并且将其显示在虚拟运行系统。借助农网DG规划优化结果在虚拟运行系统中的显示,更加直观地看出通过DG规划优化可以提高节点电压、改善支路功率的分布、减小支路的损耗,而且可以直观地观察DG的位置和容量。 提出了农网现有网架结构更新的方法。结合虚拟系统,遵循满足电压质量、投资最小、损耗最低的原则,分析网络的薄弱环节,确定网络的更新方案。为了分析现有网架的薄弱环节,提出了适应度的模型,给出了不满足适应度路径的确定方法。在满足有功和无功功率的平衡、电压降落及电流限制的约束条件下,建立了以投资及损耗最小为目标函数的农网网架的更新模型。提出了根据最小、最大负荷增长率分析网络的适应度的方法,通过算例结果及比较分析,表明了方法的有效性。现有网架更新所需要的数据在虚拟系统的主界面输入,而且更新结果直观地显示在虚拟系统。 提出了农网网架结构的规划优化方法。提出了供电区域分区的方法,确定了优化布线和可靠性分析的方法。在考虑地理条件、建筑物、节点电压和支路电流等条件的影响下,根据最短路径和最小负荷矩法优化规划配电网的网架,提出了确定主干线、连接负荷点、选择导线截面及线路拉手前后节点和支路的编号方法。提出了自动搜索连接负荷的交叉点(中间节点)以及相邻线路的联结点的方法,实现了相邻线路的拉手,实现了自动布线功能。为了保证正常运行,网架规划时必须根据拉手前后的潮流分布多次修正后确定网络结构参数。通过实例结果及比较分析,表明了方法的有效性。而且,结合虚拟系统,可以直观、方便地录入数据,自动布线,自动显示网架规划的相关结果。 针对本文提出的配电网规划优化的各种方法,编制了相应的算法程序,并通过算例进行了测试和分析,结果验证了本文提出方法的有效性。


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