论文总字数：14985字

摘 要

当今电力系统的发展迅速，用户层对于电力质量的要求也越来越高，作为发电方调整自身发电结构迫在眉睫；配电网中无功设备的损耗急剧升高，因此需要选择无功电压调整策略来解决现今存在的问题。本文通过新能源接入电网运行的同时利用数据挖掘算法分析并减少网络损耗，其中先参考关于势态网络以及无功优化等文献形成初步思路，对于新能源这一特性再着手研究光伏发电的工作模式以及潮流计算中PQ算法的运用，结合粒子群算法，最后通过MATLAB的IEEE30节点模拟仿真并验证最后的调控结果。从各方面可以发现许多在电网调控中经常不容易注意的细节和规律，例如在光伏发电中要考虑到环境影响，因为在夜晚以及某些天气情况下光照强度很弱，甚至接近于无；总体来说，本论题的关键思想还是围绕最优潮流计算这一方面展开的，而其中数据挖掘作为辅助潮流计算的工具结合其中，形成了以数据挖掘为思想前提的新能源并入配电网的无功电压控制。

关键词：数据挖掘，新能源，配电网，无功电压，光伏发电。

Abstract

Today's power systems are developing rapidly, and the user layer is increasingly demanding power quality. It is urgent to adjust the power generation structure as a power generation party; the loss of reactive power equipment in the distribution network is sharply increased, so it is necessary to choose a reactive voltage adjustment strategy. To solve the problems that exist today.In this paper, data mining algorithms are used to analyze and reduce network loss while the new energy is connected to the grid. Firstly, the literature on the potential network and reactive power optimization is used to form a preliminary idea. The new energy is used to study the working mode of photovoltaic power generation. And the application of the pq algorithm in the power flow calculation, combined with the particle swarm algorithm, finally through the simulation of the iie30 node of matlab and verify the final control results.From various aspects, we can find many details and laws that are often difficult to pay attention to in power grid regulation. For example, environmental impact should be considered in photovoltaic power generation, because at night and in some weather conditions, the light intensity is weak, even close to none; In other words, the key idea of this topic is still built around the aspect of optimal power flow calculation, and data mining is used as a tool to assist the power flow calculation, which forms a new energy energy into the distribution network with the premise of data mining. Reactive voltage control.

Key word:Data Mining, New Energy, Distribution Network, Reactive Voltage, Photovoltaic Power Generation

目录

摘要 I

Abstract I

第一章 绪论 1

1.1现状及选题意义 1

1.2总体架构 1

1.3目的与前景 1

第二章 配电网现状及新能源近区无功电压特性 2

2.1现状及新能源中风力发电组成 2

2.2配电网中分布式电源的位置 2

2.2.1三节点模型进行DG接入配电网： 2

2.2.2分布式电源对于配电网的影响 3

2.3潮流计算与无功电压特性 3

2.3.1潮流计算简介 3

2.3.2无功电压特性 3

2.3.3电压稳定性 4

2.3.4相关参数辨识 4

第三章 数据挖掘及基于粒子群算法 5

3.1数据挖掘的意义 5

3.1.1数据挖掘使用背景 5

3.1.2数据挖掘方法分类 6

3.1.3常用挖掘技术 6

3.1.4数据挖掘技术的应用 7

3.2无功补偿 7

3.2.1无功补偿的作用 7

3.2.2无功设备 7

3.2.3无功调节出现的问题 7

3.3粒子群算法 7

3.3.1粒子群算法简介 7

3.3.2算法原理 8

3.3.3常用流程 9

第四章 新能源发电及光伏发电无功电压控制及调整 11

4.1新能源发电代表 11

4.2风力发电涉及的模型 11

4.3光伏发电无功电压控制 12

4.3.1瞬时无功功率 12

4.3.2光伏发电工作模式 13

4.4光伏发电无功电压控制策略及仿真验证 15

4.4.1环境因素及给定参数 15

4.4.2PQ分解法最优潮流计算 16

4.4.3策略仿真验证结果 16

致谢 19

第一章 绪论

1.1现状及选题意义

配电网的发展和进步，使发电规模扩大，结构更加复杂；因此，对于配电网的研究更是需要。

电网中重要的部分便是态势感知，掌握电网的安全事态是配电网调压过程中的一大重点电网势态通常有3个部分：态势要素采集，实时态势理解，未来态势预测。配电网是作为电力系统中直接面向于用户的一环，而态势感知便是实现对配电网运行状态全面掌握的关键。对于控制调压方面便需要进行数据挖掘，所以掌握一种数据挖掘的算法以及辨别参数成为本次论题的核心要素，再通过算法所得出的数据进行特性研究深度剖析配电网无功电压控制中所存在的问题，并解决问题的同时优化电压控制技术，大程度规避频繁调节无功设备所带来的影响也是本论题讨论的关键。

1.2总体架构

电网用户侧的数据繁多复杂，从海量数据中挖掘大价值数据，保证数据的可靠性及最大利用率，需要了解其三个层次结构:应用层，指标层，数据层。其中最基础的部分是数据层，数据层通过内外数据的整合联系各个部分存在的大批量用户数据。大规模DER应用于配电网使潮流也不再是单向流动，负荷与DER共同决定电网中各个节点的功率，在配电网中，运行信息为节点电压的向量，电压，电流，支路功率测量统称为实时测量，负荷预测中所得负荷功率值及零功率为伪测量和虚拟测量。数据挖掘中我们要从用户层提取数据，通过算法与模型建立挖掘数据中有价值性的数据，进而研究无功电压究竟该如何调节。

1.3目的与前景

对于无功电压的控制采取一系列策略，有助于改善无功设备的反复启用所带来的设备损伤，同时对于电厂发电，使其功率利用达到完善的目的。模型与拟真的数据基于数字挖掘中使用的算法，更进一步理解配电网运行存在的不足，将对日后整改的方向与方法提供借鉴。

配电网在系统中的地位是面向广大用户的，因此他在现实中的实际地位极为重要,再随着科技发展，越来越多的新能源在配电网中完成对接过程，为了满足其稳定性的维持加强用户用电的体验，对于配电网特性的研究更是迫在眉睫。传统配电网为有源电网，因此构建有效的智能配电网态势感知体系需要我们从根本去了解并解决存在的实际问题，而对于无功电压的了解和优化可以改善配电网无功设备的工作效率，更进一步通过态势感知实现对配电网运行态势全面掌控。

第二章 配电网现状及新能源近区无功电压特性

2.1现状及新能源中风力发电组成

当今，我国配电网因早期经济条件与技术条件限制仍然处于完善发展的阶段，随着城乡发展使用电负荷迅速增长，因此对供电可靠性要求也越来越高；以新能源中风力发电作为研究对象，风力发电的能量转换是以动能—机械能—电能这一形式进行转换，空气流动带动叶片旋转，叶片旋转带动发电机，以电磁感应为理论基础完成发电过程；风力发电机通常划分为异步发电机和同步发电机，异步发电机会消耗无功功率，导致网络网络损耗加大，而同步发电机不消耗无功功率且可以将无功和有功潮流进行单独控制，实现解耦并将其视为无功补偿装置，同步为系统需要时的无功功率。

2.2配电网中分布式电源的位置

2.2.1三节点模型进行DG接入配电网：

S1`` S1` S2`` S2` S3

DG

DG

Rl2 jXl2

Rl1 jXl1

Si S2

图2.1分布式DG接入电网图

为节点i负荷功率 △为线路损耗为节点1和节点2之间的线路阻为节点2于节点3的线路阻抗,为节点电压表示系统额定电压系统未接入分布式电源：

1. 母线A输出的功率：

利用额定电压计算配电网损耗，变压器绕组的功率损耗为：

(2.1)

由上述公式得： (2.2)

(2.3)

输电线路功率损耗： (2.4)

(2.5)

母线A输出的总共率为： (2.6)

1. 由上述再计算各点电压

输电线路中的纵横分量为：

(2.7)

(2.8)

可得节点2的电压为：

(2.9)

忽略电压降落横分量，节点2电压则为：

(2.10)

节点3算法与节点2同理此处不在复述。

2.2.2分布式电源对于配电网的影响

由公式可知当V2和V3被抬高的幅度越大时，说明接入的DG容量越大，减小的幅度也越大。可综述为DG容量一定并接入范围内，在同一位置接入的分布式电源容量越大，那么配电网各节点电压被抬高的更多。

2.3潮流计算与无功电压特性

2.3.1潮流计算简介

潮流计算是电力系统计算中最基础的计算方法，它是利用给定的量计算并分析系统中状态变量，包括母线电压幅值和向量角，以及无功功率和有功功率的关系，因此潮流计算对于研究无功电压特性具有较好的实用效果。

2.3.2无功电压特性

由传统的无源配电网特性我们可知有功功率的流动方向是单向，而有源则由上述DG接入而研究得出无功电压特性是根据DG的出力来决定的，随着DG出力增加，POC附近的节点电压也会上升，DG接入配电网前后产生影响的因素还包括其配置容量，配变负载率以及长度和横截面的面积；所以细化研究会带来很大的困难，对于无功电压特性我们需要从DG并网点和符合分布两个方面进行研究。

2.3.3电压稳定性

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