基于ARM和禁忌搜索的变电站电压无功优化控制

论文摘要

变电站电压无功综合控制是通过自动调节有载变压器的分接头和投切并联补偿电容器组来实现的,它是确保电压质量和无功平衡、提高供电网可靠性和经济性的重要措施。采用九区图控制策略的电压无功综合控制,实际运行时存在着频繁调节变压器分接头和投切电容器组的缺陷,甚至可能会出现震荡现象。针对上述不足,根据有功功率和无功功率的负荷预测曲线,以降损收益最大为适配值函数,以电压约束、电气极限约束和控制约束为约束条件,提出了一种改进的禁忌搜索算法。引入最低收益阈值来限制调节次数的增加,在此基础上建议了一种确定最佳调整次数的方法。还建议了一种有约束线性最小二乘算法,基于变电站内的量测数据以及变压器的参数来估计系统电压和系统阻抗参数。算例结果表明建议的方法是可行的,并且具有可以有效地减少调节次数的特点。基于ARM的LPC2292微控制器和嵌入式实时操作系统（μC/OS-II）,采用ADS1.2开发工具进行编程,实现了变电站内电压无功综合控制功能。软件模块开发主要包括:嵌入式实时操作系统（μC/OS-II）和图形用户界面GUI移植,数据读取任务,数据处理任务,电压无功控制任务,基于GPRS/CDMA的通讯任务、键盘扫描和液晶显示任务等。采用信号发生器产生电能信号,采用继电器的动作模拟变压器分接头档位的调节和电容器组的投切,构建了一个变电站内的电压无功控制模拟测试台,对提出的设计方案进行了全面的功能测试,测试结果表明提出的设计方案是可行的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 变电站内电压无功控制的研究目的和意义
• 1.2 变电站内电压无功控制的国内外研究现状
• 1.2.1 电压无功控制方法
• 1.2.2 电压无功控制方案
• 1.2.3 电压无功控制方式
• 1.2.4 电压无功控制装置
• 1.3 本文的主要工作
• 2 变电站内电压无功控制的基本原理
• 2.1 变电站内电压无功控制的基本原理
• 2.2 变电站内电压无功控制的数学模型
• 2.3 潮流计算方法──前推回代法
• 2.4 短期负荷预测方法
• 3 基于禁忌搜索算法的变电站内电压无功控制
• 3.1 禁忌搜索算法
• 3.1.1 禁忌搜索算法的基本原理
• 3.1.2 禁忌搜索的关键参数和操作
• 3.2 基于禁忌搜索算法的变电站内电压无功优化
• 3.2.1 基本禁忌搜索算法的变电站内电压无功优化
• 3.2.2 改进禁忌搜索算法的变电站内电压无功优化
• 3.2.3 关于电压无功控制方式的讨论
• 3.3 基于最小二乘算法的系统参数状态估计
• 4 基于ARM 的变电站内电压无功控制实现
• 4.1 嵌入式系统
• 4.1.1 ARM 处理器选型
• 4.1.2 嵌入式操作系统选型
• 4.1.3 实时操作系统μC/OS-II 内核
• 4.1.4 移植μC/OS-II
• 4.1.5 用于μC/OS-II 的ZLG/GUI
• 4.2 控制终端的总体结构
• 4.2.1 硬件总体架构
• 4.2.2 软件总体架构
• 4.3 变电站内电压无功控制终端软件设计
• 4.3.1 终端启动过程
• 4.3.2 电能量采集模块
• 4.3.3 电压无功控制模块
• 4.3.4 基于GPRS/CDMA 的通讯模块
• 4.3.5 液晶显示和键盘扫描模块
• 5 算例分析与测试
• 5.1 基于基本禁忌搜索算法的算例
• 5.2 基于改进禁忌搜索算法的算例
• 5.3 基于ARM 实现的测试
• 6 结论
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录