CN114142483B - 一种基于改进粒子群算法的avc差分控制系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于改进粒子群算法的AVC差分控制系统及方法，涉及智能电网无功电压控制优化技术领域。该系统及方法通过主控制柜内的主控制器及协议转换器接收电厂及变电站RTU的数据，双向传送主站的控制指令及量测数据，并进行最优控制逻辑的选择和下发；通过输入输出柜内的PLC单元基于改进的粒子群算法进行控制逻辑的运算，PLC单元通过协议转换器与主控制柜中的主控制器连接，实现控制逻辑的收发，并转换成对应的控制指令，发送给主控制器；PLC单元控制变电站中变压器的升降档、电容器投切操作，控制发电机励磁控制器的加励磁、减励磁操作。该系统及方法以全网和设备安全运行为基本，从全网角度进行无功优化控制。

Description

一种基于改进粒子群算法的AVC差分控制系统及方法
技术领域
本发明涉及智能电网无功电压控制优化技术领域，尤其涉及一种基于改进粒子群算法的AVC差分控制系统及方法。
背景技术
电力系统中，电压越限现象广泛存在，长时间处于不合理的电压运行工况将造成诸多危害。电压过高时，电力系统设备将加速绝缘老化，降低使用寿命；并联电容器等无功补偿设备无法正常投运，导致经济效益降低；变压器等设备空载损耗增加，进而导致线损增大；用电客户的设备过压运作，降低生产生活品质。电压过低时，电力系统内发电机转矩快速降低或定子电流增大，导致启动迟缓或停机，甚至造成电机过热而烧毁；输变电设备容量异常，输电线路充电功率降低，缩短设备使用寿命的同时，甚至可能造成大面积停电。
电压的不合理越限导致用户设备故障，停电等诸多问题，后果严重。需要合理的电压调整方案。对地区电网电压合格率控制严格，同期线损考核要求提高，对电压自动控制的精度要求越来越高。现有的调度员监视电压、人员手动调节电网电压的方式，已无法满足电网电压潮流流向和计算准确性、及时性的要求，同时当前部署的AVC控制系统无法及时响应分区节点电压的实时性控制要求，母线电压鲁棒性不高。因此，亟待提出更智能、更精准、更迅速的自动电压控制系统。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种基于改进粒子群算法的AVC差分控制系统及方法。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一方面，本发明提供一种基于改进粒子群算法的AVC差分控制系统，包括主控制柜和输入输出柜；
所述主控制柜包括主控制器、协议转换器以及内部总线；其中，主控制器是整个AVC差分控制系统的核心，负责控制任务；协议转换器用于主站AVC控制系统与变电站AVC控制系统之间的接口转换和通信规约转换；
所述主控制柜中的主控制器采用微处理器，通过协议转换器接收电厂及变电站RTU的数据，电厂及变电站RTU直接连接调度中心的前置服务器，双向传送主站的控制指令及量测数据，并进行最优控制逻辑的选择和下发；
所述输入输出柜包括PLC单元、输入/输出继电器、变送器和通信单元；
所述输入/输出继电器一端与调度中心的前置服务器连接，接收或下发前置服务器的控制指令及采集的数据，另一端与PLC单元连接，将前置服务器的控制指令及采集的数据发送到PLC单元；
所述变送器通过通信单元读取变电站、发电厂的实时数据，比如母线电压和转子电流等；并通过协议转换器与主控柜中的主控制器连接，主控制器与输入输出柜的变送器之间通过主控制柜中的内部总线进行连接通信；
所述PLC单元具有多路IO接口，用于控制逻辑的运算，并通过协议转换器与主控制柜中的主控制器连接，实现控制逻辑的收发，并转换成对应的控制指令，发送给主控制器；所述PLC单元是实际的指令执行单元，控制变电站中变压器的升降档、电容器投切操作，控制发电机励磁控制器的加励磁、减励磁操作。
优选地，所述内部总线包括逻辑总线和数据总线，采用光纤通信方式实现通信。
优选地，所述系统还包括与主控制器连接的工控机，用于本地监视、工作模式和参数设置、电压合格率统计。
优选地，所述系统还包括通过光电耦合器与主控制器连接的控制模式指示灯用于指示控制模式和无功分配方式；所述控制模式分为本地、遥调、人工优化三种模式，无功分配方式分为平均、比例、等功率因数三种。
另一方面，本发明还提供一种基于改进粒子群算法的AVC差分控制方法，主控制柜内的主控制器通过协议转换器接收电厂及变电站RTU的数据，双向传送主站的控制指令及量测数据，并进行最优控制逻辑的选择和下发；输入输出柜内的PLC单元进行控制逻辑的运算，PLC单元通过协议转换器与主控制柜中的主控制器连接，实现控制逻辑的收发，并转换成对应的控制指令，发送给主控制器；PLC单元控制变电站中变压器的升降档、电容器投切操作，控制发电机励磁控制器的加励磁、减励磁操作；所述PLC单元进行的控制逻辑运算的基本过程为：变电站RTU把主站AVC控制系统下发的电压指定值Uz与变电站母线测控电压Um进行比较，当两者的差值的绝对值大于设定阈值时，通过粒子群算法，确定优化目标，考虑约束条件，实现对变电站母线测控电压Um进行调节；
所述主控制器进行控制逻辑的选择和下发的具体过程为：确定是要调节变压器档位还是投切电容器或者对发电机进行加减励磁操作，在进行作业是投切电容器或进行档位调节或对发电机进行加减励磁操作时，只要有一个约束变量达到约束条件，则立即停止作业，并同时将告警信息上传至主站AVC当进行单一操作无法实现电压调节，执行组合式指令使得母线测控电压与指令电压的差值小于设定阈值，并通过时间序列法，采用实数编码的改进遗传算法控制策略进行组合式指令的逻辑判断，使得在满足各种约束条件下运行电压达到电压合格范围内并对未来一段时间的电压进行预测分析，为电网电压保持在合格范围内提供数据依据和技术支持。
所述PLC单元进行的控制逻辑运算，具体包括以下步骤：
步骤1：选取AVC协调优化控制的电网区域，给定电网基础参数，初始化粒子各类参数，产生初始种群；
所述电网基础参数包括各发电机无功出力、母线电压和变压器分接头；
步骤2：选取控制目标和约束条件，计算选取电网区域的潮流，确定粒子新的位置和粒子速度信息；
所述控制目标为母线电压偏差；
母线电压偏差是反映电网运行的运行质量性指标，其定义为：
其中，f(VG)为母线电压偏差，VB为电压中枢节点基准电压，VP为母线实际电压，为母线电压参考值，△VP为母线实际电压偏差；
所述约束条件包括各发电机无功出力不越界，节点电压不越界和线路潮流不越限；
步骤3：采用粒子群算法对步骤2中的粒子进行优化，得到较优粒子群；
设定xi＝(xi1,xi2,L xiD)T表示第i个粒子，其中，D是粒子的维数，它经历最好的位置(即最优解)表示为Ui＝(Ui1,Ui2,L UiD)T，而整个粒子群体经历的最好位置表示为Ug＝(Ug1,Ug2,L UgD)T，Ug1,Ug2,L UgD为较优粒子群中的粒子，代表在电网中母线电压可达到的合格范围内的优质粒子，粒子i的速度为vi＝(vi1,vi2,L viD)T；按追随当前最优粒子的原理，粒子i将按下式改变速度和位置，即：
其中，t为当前进化代数，c1、c2均为学习因子，r1、r2均为分布于(0，1)的随机数，w为惯性权重；
所述惯性权重描述了粒子的种群数量对当前速度的影响，其取值大小用于调节算法的局部及全局搜索能力；
步骤4：引进实数编码的改进遗传算法，并对由步骤3得到的较优粒子进行杂交变异，更新新的粒子，计算变异前后粒子的运算精度；
从初步寻优后得出的粒子群中选取一定数量的粒子，使用控制时序将实数编码进行改进遗传算法优化，得出粒子控制顺序的最优解；
所述使用控制时序将实数编码进行改进遗传算法优化，得出粒子控制顺序的最优解的具体方法为：将电网内每个变电站的电压作为时间序列点，并分别以分钟、小时为时间节点，组成无功电压时间序列，通过粒子群算法对控制时序进行最优预测，根据预测结果对即将出现的时间序列运用实数编码的改进遗传算法进行电压调整，基于全局控制角度对无功装置进行电容/电抗投切、分接头调节、对发电机进行加减励磁操作操作实现整个电网的无功电压最优解；
步骤5：对计算结果进行收敛条件判断，输出优化控制结果；
当相邻两次进化平均目标函数值之差小于等于某一给定精度ε，即
|F(Xt+1)-F(Xt)|≤ε
其中，F(Xt+1)为第t+1次进化后种群的平均目标函数值，F(Xt)为第t次进化后种群的平均目标函数值；
若满足上述收敛条件，此时便可终止进化，继续进行全局搜索；否则，跳转到步骤3，执行局部寻优。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明提供的一种基于改进粒子群算法的AVC差分控制系统及方法，以全网和设备安全运行为基本，从全网角度进行无功优化控制，在实现电压合格和无功功率分布满足电网运行需求的同时，基于粒子群算法的协调控制策略以经济运行为目标函数综合考虑有载分接头和无功补偿设备的调节程度与次数。协调控制策略目标是实现全网各个区域的电压控制在合格电压曲线范围内，确保达到无功损耗最小时的无功最优潮流。通过全网、区域和单个变电站的电压优化控制，相互影响，协调一致地完成电压优化目标。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种基于改进粒子群算法的AVC差分控制系统的结构框图；
图2为本发明实施例提供的输入输出柜的内部连接关系框图；图3为本发明实施例提供的通过光电耦合器与主控制器连接的控制模式指示灯的示意图；
图4为本发明实施例提供的一种基于改进粒子群算法的AVC差分控制方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本实施例中，一种基于改进粒子群算法的AVC差分控制系统，如图1所示，包括主控制柜和输入输出柜；
所述主控制柜包括主控制器、协议转换器、工控机以及内部总线；其中，主控制器是整个AVC差分控制系统的核心，负责控制任务；协议转换器用于主站AVC控制系统与变电站AVC控制系统之间的接口转换和通信规约转换；所述工控机与主控制器连接，用于本地监视、工作模式和参数设置、电压合格率统计；内部总线包括逻辑总线和数据总线，采用光纤通信方式实现通信。
所述主控制柜中的主控制器采用微处理器，通过协议转换器接收电厂及变电站RTU的数据，电厂及变电站站RTU直接连接调度中心的前置服务器，双向传送主站的控制指令及量测数据，并进行最优控制逻辑的选择和下发；
所述输入输出柜如图2所示，包括PLC单元、输入/输出继电器、变送器和通信单元；
所述输入/输出继电器一端与调度中心的前置服务器连接，接收或下发前置服务器的控制指令及采集的数据，另一端与PLC单元连接，将前置服务器的控制指令及采集的数据发送到PLC单元；
所述变送器通过通信单元读取变电站、发电厂的实时数据，比如母线电压和转子电流等；并通过协议转换器与主控柜中的主控制器连接，主控制器与输入输出柜的变送器之间通过主控制柜中的内部总线进行连接通信；
所述PLC单元具有多路IO接口，用于控制逻辑的运算，并通过协议转换器与主控制柜中的主控制器连接，实现控制逻辑的收发，并转换成对应的控制指令，发送给主控制器；所述PLC单元是实际的指令执行单元，控制变电站中变压器的升降档、电容器投切操作，控制发电机励磁控制器的加励磁、减励磁操作。
所述系统还包括通过光电耦合器与主控制器连接的控制模式指示灯用于指示控制模式和无功分配方式，如图3所示；所述控制模式分为本地、遥调、人工优化三种模式，无功分配方式分为平均、比例、等功率因数三种。
一种基于改进粒子群算法的AVC差分控制方法，如图4所示，主控制柜内的主控制器通过协议转换器接收电厂及变电站RTU的数据，双向传送主站的控制指令及量测数据，并进行最优控制逻辑的选择和下发；输入输出柜内的PLC单元进行控制逻辑的运算，PLC单元通过协议转换器与主控制柜中的主控制器连接，实现控制逻辑的收发，并转换成对应的控制指令，发送给主控制器；PLC单元控制变电站中变压器的升降档、电容器投切操作，控制发电机励磁控制器的加励磁、减励磁操作；所述PLC单元进行的控制逻辑运算的基本过程为：变电站RTU把主站AVC控制系统下发的电压指定值Uz与变电站母线测控电压Um进行比较，当两者的差值的绝对值大于设定阈值时，通过粒子群算法，确定优化目标，考虑约束条件，实现对变电站母线测控电压Um进行调节；
所述主控制器进行控制逻辑的选择和下发的具体过程为：确定是要调节变压器档位还是投切电容器或者对发电机进行加减励磁操作，在进行作业是投切电容器或进行档位调节或对发电机进行加减励磁操作时，只要有一个约束变量达到约束条件，则立即停止作业，并同时将告警信息上传至主站AVC当进行单一操作无法实现电压调节，执行组合式指令使得母线测控电压与指令电压的差值小于设定阈值，并通过时间序列法，采用实数编码的改进遗传算法控制策略进行组合式指令的逻辑判断，使得在满足各种约束条件下运行电压达到电压合格范围内并对未来一段时间的电压进行预测分析，为电网电压保持在合格范围内提供数据依据和技术支持。
所述PLC单元进行的控制逻辑运算，具体包括以下步骤：
步骤1：选取AVC协调优化控制的电网区域，给定电网基础参数，初始化粒子各类参数，产生初始种群；
所述电网基础参数包括各发电机无功出力、母线电压和变压器分接头；
步骤2：选取控制目标和约束条件，计算选取电网区域的潮流，确定粒子新的位置和粒子速度信息；
所述控制目标为母线电压偏差；
母线电压偏差是反映电网运行的运行质量性指标，其定义为：
其中，f(VG)为母线电压偏差，VB为电压中枢节点基准电压，VP为母线实际电压，为母线电压参考值，△VP为母线实际电压偏差；母线电压偏差越小，越接近额定电压，电网运行质量越高。
所述约束条件包括各发电机无功出力不越界，节点电压不越界和线路潮流不越限；
步骤3：采用粒子群算法对步骤2中的粒子进行优化，得到较优粒子群；
设定xi＝(xi1,xi2,L xiD)T表示第i个粒子，其中，D是粒子的维数，它经历最好的位置(即最优解)表示为Ui＝(Ui1,Ui2,L UiD)T，而整个粒子群体经历的最好位置表示为Ug＝(Ug1,Ug2,L UgD)T，Ug1,Ug2,L UgD为较优粒子群中的粒子，代表在电网中母线电压可达到的合格范围内的优质粒子，粒子i的速度为vi＝(vi1,vi2,L viD)T；按追随当前最优粒子的原理，粒子i将按下式改变速度和位置，即：
其中，t为当前进化代数，c1、c2均为学习因子，r1、r2均为分布于(0，1)的随机数，w为惯性权重；
所述惯性权重描述了粒子的种群数量对当前速度的影响，其取值大小用于调节算法的局部及全局搜索能力；
步骤4：引进实数编码的改进遗传算法，并对由步骤3得到的较优粒子进行杂交变异，更新新的粒子，计算变异前后粒子的运算精度；
从初步寻优后得出的粒子群中选取一定数量的粒子，使用控制时序将实数编码进行改进遗传算法优化，得出粒子控制顺序的最优解；
所述使用控制时序将实数编码进行改进遗传算法优化，得出粒子控制顺序的最优解的具体方法为：将电网内每个变电站的电压作为时间序列点，并分别以分钟、小时为时间节点，组成无功电压时间序列，通过粒子群算法对控制时序进行最优预测，根据预测结果对即将出现的时间序列运用实数编码的改进遗传算法进行电压调整，基于全局控制角度对无功装置进行电容/电抗投切、分接头调节、对发电机进行加减励磁操作操作实现整个电网的无功电压最优解；
步骤5：对计算结果进行收敛条件判断，输出优化控制结果；
当相邻两次进化平均目标函数值之差小于等于某一给定精度ε，即
|F(Xt+1)-F(Xt)|≤ε
其中，F(Xt+1)为第t+1次进化后种群的平均目标函数值，F(Xt)为第t次进化后种群的平均目标函数值；
若满足上述收敛条件，此时便可终止进化，继续进行全局搜索；否则，跳转到步骤3，执行局部寻优。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明权利要求所限定的范围。

Claims (8)

1.一种基于改进粒子群算法的AVC差分控制系统，其特征在于：包括主控制柜和输入输出柜；
所述主控制柜包括主控制器、协议转换器、内部总线；其中，主控制器是整个AVC差分控制系统的核心，负责控制任务；协议转换器用于主站AVC控制系统与变电站AVC控制系统之间的接口转换和通信规约转换；所述主控制柜中的主控制器采用微处理器，通过协议转换器接收电厂及变电站RTU的数据，电厂及变电站RTU直接连接调度中心的前置服务器，双向传送主站的控制指令及量测数据，并进行最优控制逻辑的选择和下发；
所述输入输出柜包括PLC单元、输入/输出继电器、变送器和通信单元；
所述输入/输出继电器一端与调度中心的前置服务器连接，接收或下发前置服务器的控制指令及采集的数据，另一端与PLC单元连接，将前置服务器的控制指令及采集的数据发送到PLC单元；
所述变送器通过通信单元读取变电站、发电厂的实时数据；并通过协议转换器与主控柜中的主控制器连接，主控制器与输入输出柜的变送器之间通过主控制柜中的内部总线进行连接通信；
所述PLC单元具有多路IO接口，用于控制逻辑的运算，并通过协议转换器与主控制柜中的主控制器连接，实现控制逻辑的收发，并转换成对应的控制指令，发送给主控制器；所述PLC单元是实际的指令执行单元，控制变电站中变压器的升降档、电容器投切操作，控制发电机励磁控制器的加励磁、减励磁操作；
所述PLC单元进行的控制逻辑运算，具体包括以下步骤：
步骤1：选取AVC协调优化控制的电网区域，给定电网基础参数，初始化粒子各类参数，产生初始种群；
所述电网基础参数包括各发电机无功出力、母线电压和变压器分接头；
步骤2：选取控制目标和约束条件，计算选取电网区域的潮流，确定粒子新的位置和粒子速度信息；
步骤3：采用粒子群算法对步骤2中的粒子进行优化，得到较优粒子群；
步骤4：引进实数编码的改进遗传算法，并对由步骤3得到的较优粒子进行杂交变异，更新新的粒子，计算变异前后粒子的运算精度；
步骤5：对计算结果进行收敛条件判断，输出优化控制结果；
步骤2所述控制目标为母线电压偏差；
母线电压偏差是反映电网运行的运行质量性指标，其定义为：
其中，f(VG)为母线电压偏差，VB为电压中枢节点基准电压，VP为母线实际电压，为母线电压参考值，△VP为母线实际电压偏差；
所述约束条件包括各发电机无功出力不越界，节点电压不越界和线路潮流不越限。
2.根据权利要求1所述的一种基于改进粒子群算法的AVC差分控制系统，其特征在于：所述内部总线包括逻辑总线和数据总线，采用光纤通信方式实现通信。
3.根据权利要求1所述的一种基于改进粒子群算法的AVC差分控制系统，其特征在于：所述系统还包括与主控制器连接的工控机，用于本地监视、工作模式和参数设置、电压合格率统计。
4.根据权利要求1所述的一种基于改进粒子群算法的AVC差分控制系统，其特征在于：所述系统还包括通过光电耦合器与主控制器连接的控制模式指示灯用于指示控制模式和无功分配方式；所述控制模式分为本地、遥调、人工优化三种模式，无功分配方式分为平均、比例、等功率因数三种。
5.根据权利要求1所述的一种基于改进粒子群算法的AVC差分控制系统，其特征在于：所述步骤3的具体方法为：
设定xi＝(xi1,xi2,…xiD)T表示第i个粒子，其中，D是粒子的维数，它经历最好的位置(即最优解)表示为Ui＝(Ui1,Ui2,…UiD)T，而整个粒子群体经历的最好位置表示为Ug＝(Ug1,Ug2,…UgD)T，Ug1,Ug2,…UgD为较优粒子群中的粒子，代表在电网中母线电压可达到的合格范围内的优质粒子，粒子i的速度为vi＝(vi1,vi2,…viD)T；按追随当前最优粒子的原理，粒子i将按下式改变速度和位置，即：
其中，t为当前进化代数，c1、c2均为学习因子，r1、r2均为分布于(0，1)的随机数，w为惯性权重；
所述惯性权重描述了粒子的种群数量对当前速度的影响，其取值大小用于调节算法的局部及全局搜索能力。
6.根据权利要求1所述的一种基于改进粒子群算法的AVC差分控制系统，其特征在于：所述步骤4的具体方法为：
从初步寻优后得出的粒子群中选取一定数量的粒子，使用控制时序将实数编码进行改进遗传算法优化，得出粒子控制顺序的最优解；
所述使用控制时序将实数编码进行改进遗传算法优化，得出粒子控制顺序的最优解的具体方法为：将电网内每个变电站的电压作为时间序列点，并分别以分钟、小时为时间节点，组成无功电压时间序列，通过粒子群算法对控制时序进行最优预测，根据预测结果对即将出现的时间序列运用实数编码的改进遗传算法进行电压调整，基于全局控制角度对无功装置进行电容/电抗投切、分接头调节、对发电机进行加减励磁操作操作实现整个电网的无功电压最优解；
所述步骤5的具体方法为：
当相邻两次进化平均目标函数值之差小于等于某一给定精度ε，即
|F(Xt+1)-F(Xt)|≤ε
其中，F(Xt+1)为第t+1次进化后种群的平均目标函数值，F(Xt)为第t次进化后种群的平均目标函数值；
若满足上述收敛条件，此时便可终止进化，继续进行全局搜索；否则，跳转到步骤3，执行局部寻优。
7.一种基于改进粒子群算法的AVC差分控制方法，基于权利要求1所述系统实现，其特征在于：主控制柜内的主控制器通过协议转换器接收电厂及变电站RTU的数据，双向传送主站的控制指令及量测数据，并进行最优控制逻辑的选择和下发；输入输出柜内的PLC单元进行控制逻辑的运算，PLC单元通过协议转换器与主控制柜中的主控制器连接，实现控制逻辑的收发，并转换成对应的控制指令，发送给主控制器；PLC单元控制变电站中变压器的升降档、电容器投切操作，控制发电机励磁控制器的加励磁、减励磁操作；所述PLC单元进行的控制逻辑运算的基本过程为：变电站RTU把主站AVC控制系统下发的电压指定值Uz与变电站母线测控电压Um进行比较，当两者的差值的绝对值大于设定阈值时，通过粒子群算法，确定优化目标，考虑约束条件，实现对变电站母线测控电压Um进行调节。
8.根据权利要求7所述的一种基于改进粒子群算法的AVC差分控制方法，其特征在于：所述主控制器进行控制逻辑的选择和下发的具体过程为：
确定是要调节变压器档位还是投切电容器或者对发电机进行加减励磁操作，在进行作业是投切电容器或进行档位调节或对发电机进行加减励磁操作时，只要有一个约束变量达到约束条件，则立即停止作业，并同时将告警信息上传至主站AVC当进行单一操作无法实现电压调节，执行组合式指令使得母线测控电压与指令电压的差值小于设定阈值，并通过时间序列法，采用实数编码的改进遗传算法控制策略进行组合式指令的逻辑判断，使得在满足各种约束条件下运行电压达到电压合格范围内并对未来一段时间的电压进行预测分析，为电网电压保持在合格范围内提供数据依据和技术支持。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012155494A1 (zh) * 2011-05-16 2012-11-22 河北省电力研究院 自动电压控制系统全网最优控制参数校验方法
CN104638637A (zh) * 2014-12-08 2015-05-20 国家电网公司 基于agc与avc的协调优化控制方法
CN106487022A (zh) * 2016-11-16 2017-03-08 合肥普望电子有限责任公司 一种农村低电压治理方法
JP2018068045A (ja) * 2016-10-20 2018-04-26 株式会社日立製作所 電圧無効電力運用支援装置および支援方法、並びに電圧無効電力運用監視制御装置および監視制御方法
WO2018103294A1 (zh) * 2016-12-07 2018-06-14 东北大学 基于双鱼群算法的电力无功优化系统及方法
CN108199383A (zh) * 2018-02-06 2018-06-22 北京天润新能投资有限公司 一种自动电压控制系统与动态无功补偿系统的联调控制方法及系统

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012155494A1 (zh) * 2011-05-16 2012-11-22 河北省电力研究院 自动电压控制系统全网最优控制参数校验方法
CN104638637A (zh) * 2014-12-08 2015-05-20 国家电网公司 基于agc与avc的协调优化控制方法
JP2018068045A (ja) * 2016-10-20 2018-04-26 株式会社日立製作所 電圧無効電力運用支援装置および支援方法、並びに電圧無効電力運用監視制御装置および監視制御方法
CN106487022A (zh) * 2016-11-16 2017-03-08 合肥普望电子有限责任公司 一种农村低电压治理方法
WO2018103294A1 (zh) * 2016-12-07 2018-06-14 东北大学 基于双鱼群算法的电力无功优化系统及方法
CN108199383A (zh) * 2018-02-06 2018-06-22 北京天润新能投资有限公司 一种自动电压控制系统与动态无功补偿系统的联调控制方法及系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
基于粒子群与微分进化算法的无功优化;王兴东;孙志政;陈敏;刘书玉;;东北电力大学学报(社会科学版)(第04期);全文 *

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